STEER/AliTrackPointArray.cxx

   1 /**************************************************************************
   2  * Copyright(c) 1998-1999, ALICE Experiment at CERN, All rights reserved. *
   3  *                                                                        *
   4  * Author: The ALICE Off-line Project.                                    *
   5  * Contributors are mentioned in the code where appropriate.              *
   6  *                                                                        *
   7  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and its   *
   8  * documentation strictly for non-commercial purposes is hereby granted   *
   9  * without fee, provided that the above copyright notice appears in all   *
  10  * copies and that both the copyright notice and this permission notice   *
  11  * appear in the supporting documentation. The authors make no claims     *
  12  * about the suitability of this software for any purpose. It is          *
  13  * provided "as is" without express or implied warranty.                  *
  14  **************************************************************************/
  15
  16 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  17 //                          Class AliTrackPointArray                        //
  18 //   This class contains the ESD track space-points which are used during   //
  19 //   the alignment procedures. Each space-point consist of 3 coordinates    //
  20 //   (and their errors) and the index of the sub-detector which contains    //
  21 //   the space-point.                                                       //
  22 //   cvetan.cheshkov@cern.ch 3/11/2005                                      //
  23 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  24
  25 #include <TMath.h>
  26 #include <TMatrixD.h>
  27 #include <TMatrixDSym.h>
  28
  29 #include "AliTrackPointArray.h"
  30
  31 ClassImp(AliTrackPointArray)
  32
  33 //______________________________________________________________________________
  34 AliTrackPointArray::AliTrackPointArray() :
  35   TObject(),
  36   fNPoints(0),
  37   fX(0),
  38   fY(0),
  39   fZ(0),
  40   fSize(0),
  41   fCov(0),
  42   fVolumeID(0)
  43 {
  44 }
  45
  46 //______________________________________________________________________________
  47 AliTrackPointArray::AliTrackPointArray(Int_t npoints):
  48   TObject(),
  49   fNPoints(npoints),
  50   fX(new Float_t[npoints]),
  51   fY(new Float_t[npoints]),
  52   fZ(new Float_t[npoints]),
  53   fSize(6*npoints),
  54   fCov(new Float_t[fSize]),
  55   fVolumeID(new UShort_t[npoints])
  56 {
  57   // Constructor
  58   //
  59 }
  60
  61 //______________________________________________________________________________
  62 AliTrackPointArray::AliTrackPointArray(const AliTrackPointArray &array):
  63   TObject(array),
  64   fNPoints(array.fNPoints),
  65   fX(new Float_t[fNPoints]),
  66   fY(new Float_t[fNPoints]),
  67   fZ(new Float_t[fNPoints]),
  68   fSize(array.fSize),
  69   fCov(new Float_t[fSize]),
  70   fVolumeID(new UShort_t[fNPoints])
  71 {
  72   // Copy constructor
  73   //
  74   memcpy(fX,array.fX,fNPoints*sizeof(Float_t));
  75   memcpy(fY,array.fY,fNPoints*sizeof(Float_t));
  76   memcpy(fZ,array.fZ,fNPoints*sizeof(Float_t));
  77   memcpy(fVolumeID,array.fVolumeID,fNPoints*sizeof(UShort_t));
  78   memcpy(fCov,array.fCov,fSize*sizeof(Float_t));
  79 }
  80
  81 //_____________________________________________________________________________
  82 AliTrackPointArray &AliTrackPointArray::operator =(const AliTrackPointArray& array)
  83 {
  84   // assignment operator
  85   //
  86   if(this==&array) return *this;
  87   ((TObject *)this)->operator=(array);
  88
  89   fNPoints = array.fNPoints;
  90   fSize = array.fSize;
  91   fX = new Float_t[fNPoints];
  92   fY = new Float_t[fNPoints];
  93   fZ = new Float_t[fNPoints];
  94   fVolumeID = new UShort_t[fNPoints];
  95   fCov = new Float_t[fSize];
  96   memcpy(fX,array.fX,fNPoints*sizeof(Float_t));
  97   memcpy(fY,array.fY,fNPoints*sizeof(Float_t));
  98   memcpy(fZ,array.fZ,fNPoints*sizeof(Float_t));
  99   memcpy(fVolumeID,array.fVolumeID,fNPoints*sizeof(UShort_t));
 100   memcpy(fCov,array.fCov,fSize*sizeof(Float_t));
 101
 102   return *this;
 103 }
 104
 105 //______________________________________________________________________________
 106 AliTrackPointArray::~AliTrackPointArray()
 107 {
 108   // Destructor
 109   //
 110   delete [] fX;
 111   delete [] fY;
 112   delete [] fZ;
 113   delete [] fVolumeID;
 114   delete [] fCov;
 115 }
 116
 117
 118 //______________________________________________________________________________
 119 Bool_t AliTrackPointArray::AddPoint(Int_t i, const AliTrackPoint *p)
 120 {
 121   // Add a point to the array at position i
 122   //
 123   if (i >= fNPoints) return kFALSE;
 124   fX[i] = p->GetX();
 125   fY[i] = p->GetY();
 126   fZ[i] = p->GetZ();
 127   fVolumeID[i] = p->GetVolumeID();
 128   memcpy(&fCov[6*i],p->GetCov(),6*sizeof(Float_t));
 129   return kTRUE;
 130 }
 131
 132
 133 //______________________________________________________________________________
 134 Bool_t AliTrackPointArray::GetPoint(AliTrackPoint &p, Int_t i) const
 135 {
 136   // Get the point at position i
 137   //
 138   if (i >= fNPoints) return kFALSE;
 139   p.SetXYZ(fX[i],fY[i],fZ[i],&fCov[6*i]);
 140   p.SetVolumeID(fVolumeID[i]);
 141   return kTRUE;
 142 }
 143
 144 //______________________________________________________________________________
 145 Bool_t AliTrackPointArray::HasVolumeID(UShort_t volid) const
 146 {
 147   // This method checks if the array
 148   // has at least one hit in the detector
 149   // volume defined by volid
 150   Bool_t check = kFALSE;
 151   for (Int_t ipoint = 0; ipoint < fNPoints; ipoint++)
 152     if (fVolumeID[ipoint] == volid) check = kTRUE;
 153
 154   return check;
 155 }
 156
 157 ClassImp(AliTrackPoint)
 158
 159 //______________________________________________________________________________
 160 AliTrackPoint::AliTrackPoint() :
 161   TObject(),
 162   fX(0),
 163   fY(0),
 164   fZ(0),
 165   fVolumeID(0)
 166 {
 167   // Default constructor
 168   //
 169   memset(fCov,0,6*sizeof(Float_t));
 170 }
 171
 172
 173 //______________________________________________________________________________
 174 AliTrackPoint::AliTrackPoint(Float_t x, Float_t y, Float_t z, const Float_t *cov, UShort_t volid) :
 175   TObject(),
 176   fX(0),
 177   fY(0),
 178   fZ(0),
 179   fVolumeID(0)
 180 {
 181   // Constructor
 182   //
 183   SetXYZ(x,y,z,cov);
 184   SetVolumeID(volid);
 185 }
 186
 187 //______________________________________________________________________________
 188 AliTrackPoint::AliTrackPoint(const Float_t *xyz, const Float_t *cov, UShort_t volid) :
 189   TObject(),
 190   fX(0),
 191   fY(0),
 192   fZ(0),
 193   fVolumeID(0)
 194 {
 195   // Constructor
 196   //
 197   SetXYZ(xyz[0],xyz[1],xyz[2],cov);
 198   SetVolumeID(volid);
 199 }
 200
 201 //______________________________________________________________________________
 202 AliTrackPoint::AliTrackPoint(const AliTrackPoint &p):
 203   TObject(p),
 204   fX(0),
 205   fY(0),
 206   fZ(0),
 207   fVolumeID(0)
 208 {
 209   // Copy constructor
 210   //
 211   SetXYZ(p.fX,p.fY,p.fZ,&(p.fCov[0]));
 212   SetVolumeID(p.fVolumeID);
 213 }
 214
 215 //_____________________________________________________________________________
 216 AliTrackPoint &AliTrackPoint::operator =(const AliTrackPoint& p)
 217 {
 218   // assignment operator
 219   //
 220   if(this==&p) return *this;
 221   ((TObject *)this)->operator=(p);
 222
 223   SetXYZ(p.fX,p.fY,p.fZ,&(p.fCov[0]));
 224   SetVolumeID(p.fVolumeID);
 225
 226   return *this;
 227 }
 228
 229 //______________________________________________________________________________
 230 void AliTrackPoint::SetXYZ(Float_t x, Float_t y, Float_t z, const Float_t *cov)
 231 {
 232   // Set XYZ coordinates and their cov matrix
 233   //
 234   fX = x;
 235   fY = y;
 236   fZ = z;
 237   if (cov)
 238     memcpy(fCov,cov,6*sizeof(Float_t));
 239 }
 240
 241 //______________________________________________________________________________
 242 void AliTrackPoint::SetXYZ(const Float_t *xyz, const Float_t *cov)
 243 {
 244   // Set XYZ coordinates and their cov matrix
 245   //
 246   SetXYZ(xyz[0],xyz[1],xyz[2],cov);
 247 }
 248
 249 //______________________________________________________________________________
 250 void AliTrackPoint::GetXYZ(Float_t *xyz, Float_t *cov) const
 251 {
 252   xyz[0] = fX;
 253   xyz[1] = fY;
 254   xyz[2] = fZ;
 255   if (cov)
 256     memcpy(cov,fCov,6*sizeof(Float_t));
 257 }
 258
 259 //______________________________________________________________________________
 260 Float_t AliTrackPoint::GetResidual(const AliTrackPoint &p, Bool_t weighted) const
 261 {
 262   // This method calculates the track to space-point residuals. The track
 263   // interpolation is also stored as AliTrackPoint. Using the option
 264   // 'weighted' one can calculate the residual either with or without
 265   // taking into account the covariance matrix of the space-point and
 266   // track interpolation. The second case the residual becomes a pull.
 267
 268   Float_t res = 0;
 269
 270   if (!weighted) {
 271     Float_t xyz[3],xyzp[3];
 272     GetXYZ(xyz);
 273     p.GetXYZ(xyzp);
 274     res = (xyz[0]-xyzp[0])*(xyz[0]-xyzp[0])+
 275           (xyz[1]-xyzp[1])*(xyz[1]-xyzp[1])+
 276           (xyz[2]-xyzp[2])*(xyz[2]-xyzp[2]);
 277   }
 278   else {
 279     Float_t xyz[3],xyzp[3];
 280     Float_t cov[6],covp[6];
 281     GetXYZ(xyz,cov);
 282     TMatrixDSym mcov(3);
 283     mcov(0,0) = cov[0]; mcov(0,1) = cov[1]; mcov(0,2) = cov[2];
 284     mcov(1,0) = cov[1]; mcov(1,1) = cov[3]; mcov(1,2) = cov[4];
 285     mcov(2,0) = cov[2]; mcov(2,1) = cov[4]; mcov(2,2) = cov[5];
 286     p.GetXYZ(xyzp,covp);
 287     TMatrixDSym mcovp(3);
 288     mcovp(0,0) = covp[0]; mcovp(0,1) = covp[1]; mcovp(0,2) = covp[2];
 289     mcovp(1,0) = covp[1]; mcovp(1,1) = covp[3]; mcovp(1,2) = covp[4];
 290     mcovp(2,0) = covp[2]; mcovp(2,1) = covp[4]; mcovp(2,2) = covp[5];
 291     TMatrixDSym msum = mcov + mcovp;
 292     msum.Invert();
 293     //    mcov.Print(); mcovp.Print(); msum.Print();
 294     if (msum.IsValid()) {
 295       for (Int_t i = 0; i < 3; i++)
 296         for (Int_t j = 0; j < 3; j++)
 297           res += (xyz[i]-xyzp[i])*(xyz[j]-xyzp[j])*msum(i,j);
 298     }
 299   }
 300
 301   return res;
 302 }
 303
 304 //_____________________________________________________________________________
 305 Bool_t AliTrackPoint::GetPCA(const AliTrackPoint &p, AliTrackPoint &out) const
 306 {
 307   //
 308   // Get the intersection point between this point and
 309   // the point "p" belongs to.
 310   // The result is stored as a point 'out'
 311   // return kFALSE in case of failure.
 312   out.SetXYZ(0,0,0);
 313
 314   TMatrixD t(3,1);
 315   t(0,0)=GetX();
 316   t(1,0)=GetY();
 317   t(2,0)=GetZ();
 318
 319   TMatrixDSym tC(3);
 320   {
 321   const Float_t *cv=GetCov();
 322   tC(0,0)=cv[0]; tC(0,1)=cv[1]; tC(0,2)=cv[2];
 323   tC(1,0)=cv[1]; tC(1,1)=cv[3]; tC(1,2)=cv[4];
 324   tC(2,0)=cv[2]; tC(2,1)=cv[4]; tC(2,2)=cv[5];
 325   }
 326
 327   TMatrixD m(3,1);
 328   m(0,0)=p.GetX();
 329   m(1,0)=p.GetY();
 330   m(2,0)=p.GetZ();
 331
 332   TMatrixDSym mC(3);
 333   {
 334   const Float_t *cv=p.GetCov();
 335   mC(0,0)=cv[0]; mC(0,1)=cv[1]; mC(0,2)=cv[2];
 336   mC(1,0)=cv[1]; mC(1,1)=cv[3]; mC(1,2)=cv[4];
 337   mC(2,0)=cv[2]; mC(2,1)=cv[4]; mC(2,2)=cv[5];
 338   }
 339
 340   TMatrixDSym tmW(tC);
 341   tmW+=mC;
 342   tmW.Invert();
 343   if (!tmW.IsValid()) return kFALSE;
 344
 345   TMatrixD mW(tC,TMatrixD::kMult,tmW);
 346   TMatrixD tW(mC,TMatrixD::kMult,tmW);
 347
 348   TMatrixD mi(mW,TMatrixD::kMult,m);
 349   TMatrixD ti(tW,TMatrixD::kMult,t);
 350   ti+=mi;
 351
 352   TMatrixD iC(tC,TMatrixD::kMult,tmW);
 353   iC*=mC;
 354
 355   out.SetXYZ(ti(0,0),ti(1,0),ti(2,0));
 356   UShort_t id=p.GetVolumeID();
 357   out.SetVolumeID(id);
 358
 359   return kTRUE;
 360 }
 361
 362 //______________________________________________________________________________
 363 Float_t AliTrackPoint::GetAngle() const
 364 {
 365   // The method uses the covariance matrix of
 366   // the space-point in order to extract the
 367   // orientation of the detector plane.
 368   // The rotation in XY plane only is calculated.
 369
 370   Float_t phi= TMath::ATan2(TMath::Sqrt(fCov[0]),TMath::Sqrt(fCov[3]));
 371   if (fCov[1] > 0) {
 372     phi = TMath::Pi() - phi;
 373     if ((fY-fX) < 0) phi += TMath::Pi();
 374   }
 375   else {
 376     if ((fX+fY) < 0) phi += TMath::Pi();
 377   }
 378
 379   return phi;
 380
 381 }
 382
 383 //_____________________________________________________________________________
 384 AliTrackPoint& AliTrackPoint::Rotate(Float_t alpha) const
 385 {
 386   // Transform the space-point coordinates
 387   // and covariance matrix from global to
 388   // local (detector plane) coordinate system
 389   // XY plane rotation only
 390
 391   static AliTrackPoint p;
 392   p = *this;
 393
 394   Float_t xyz[3],cov[6];
 395   GetXYZ(xyz,cov);
 396
 397   Float_t sin = TMath::Sin(alpha), cos = TMath::Cos(alpha);
 398
 399   Float_t newxyz[3],newcov[6];
 400   newxyz[0] = cos*xyz[0] + sin*xyz[1];
 401   newxyz[1] = cos*xyz[1] - sin*xyz[0];
 402   newxyz[2] = xyz[2];
 403
 404   newcov[0] = cov[0]*cos*cos+
 405             2*cov[1]*sin*cos+
 406               cov[3]*sin*sin;
 407   newcov[1] = cov[1]*(cos*cos-sin*sin)+
 408              (cov[3]-cov[0])*sin*cos;
 409   newcov[2] = cov[2]*cos+
 410               cov[4]*sin;
 411   newcov[3] = cov[0]*sin*sin-
 412             2*cov[1]*sin*cos+
 413               cov[3]*cos*cos;
 414   newcov[4] = cov[4]*cos-
 415               cov[2]*sin;
 416   newcov[5] = cov[5];
 417
 418   p.SetXYZ(newxyz,newcov);
 419   p.SetVolumeID(GetVolumeID());
 420
 421   return p;
 422 }
 423
 424 //_____________________________________________________________________________
 425 AliTrackPoint& AliTrackPoint::MasterToLocal() const
 426 {
 427   // Transform the space-point coordinates
 428   // and the covariance matrix from the
 429   // (master) to the local (tracking)
 430   // coordinate system
 431
 432   Float_t alpha = GetAngle();
 433   return Rotate(alpha);
 434 }
 435
 436 //_____________________________________________________________________________
 437 void AliTrackPoint::Print(Option_t *) const
 438 {
 439   // Print the space-point coordinates and
 440   // covariance matrix
 441
 442   printf("VolumeID=%d\n", GetVolumeID());
 443   printf("X = %12.6f    Tx = %12.6f%12.6f%12.6f\n", fX, fCov[0], fCov[1], fCov[2]);
 444   printf("Y = %12.6f    Ty = %12.6f%12.6f%12.6f\n", fY, fCov[1], fCov[3], fCov[4]);
 445   printf("Z = %12.6f    Tz = %12.6f%12.6f%12.6f\n", fZ, fCov[2], fCov[4], fCov[5]);
 446
 447 }
 448
 449
 450 //________________________________
 451 void AliTrackPoint::SetAlignCovMatrix(const TMatrixDSym alignparmtrx){
 452   // Add the uncertainty on the cluster position due to alignment
 453   // (using the 6x6 AliAlignObj Cov. Matrix alignparmtrx) to the already
 454   // present Cov. Matrix
 455
 456   TMatrixDSym cov(3);
 457   TMatrixD coval(3,3);
 458   TMatrixD jacob(3,6);
 459   Float_t newcov[6];
 460
 461   cov(0,0)=fCov[0];
 462   cov(1,0)=cov(0,1)=fCov[1];
 463   cov(2,0)=cov(0,2)=fCov[2];
 464   cov(1,1)=fCov[3];
 465   cov(2,1)=cov(1,2)=fCov[4];
 466   cov(2,2)=fCov[5];
 467
 468   jacob(0,0) = 1;      jacob(1,0) = 0;       jacob(2,0) = 0;
 469   jacob(0,1) = 0;      jacob(1,1) = 1;       jacob(2,1) = 0;
 470   jacob(0,2) = 0;      jacob(1,2) = 0;       jacob(2,2) = 1;
 471   jacob(0,3) = 0;      jacob(1,3) =-fZ;      jacob(2,3) = fY;
 472   jacob(0,4) = fZ;     jacob(1,4) = 0;       jacob(2,4) =-fX;
 473   jacob(0,5) = fY;     jacob(1,5) = fX;      jacob(2,5) = 0;
 474
 475   TMatrixD jacobT=jacob.T();jacob.T();
 476
 477   coval=jacob*alignparmtrx*jacobT+cov;
 478
 479
 480   newcov[0]=coval(0,0);
 481   newcov[1]=coval(1,0);
 482   newcov[2]=coval(2,0);
 483   newcov[3]=coval(1,1);
 484   newcov[4]=coval(2,1);
 485   newcov[5]=coval(2,2);
 486
 487   SetXYZ(fX,fY,fZ,newcov);
 488
 489 }