STEER/STEER/AliTrackResidualsFast.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 /* $Id$ */
  17
  18 //-----------------------------------------------------------------
  19 //   Implementation of the derived class for track residuals
  20 //   based on linear chi2 minimization (in approximation of
  21 //   small alignment angles and translations)
  22 //
  23 //-----------------------------------------------------------------
  24
  25 #include <TMath.h>
  26 #include <TGeoMatrix.h>
  27
  28 #include "AliLog.h"
  29 #include "AliAlignObj.h"
  30 #include "AliTrackPointArray.h"
  31 #include "AliTrackResidualsFast.h"
  32
  33 #include <TMatrixDSym.h>
  34 #include <TMatrixDSymEigen.h>
  35
  36 ClassImp(AliTrackResidualsFast)
  37
  38 //______________________________________________________________________________
  39 AliTrackResidualsFast::AliTrackResidualsFast():
  40   AliTrackResiduals(),
  41   fSumR(0)
  42 {
  43   // Default constructor
  44   for (Int_t i = 0; i < 27; i++) fSum[i] = 0;
  45 }
  46
  47 //______________________________________________________________________________
  48 AliTrackResidualsFast::AliTrackResidualsFast(Int_t ntracks):
  49   AliTrackResiduals(ntracks),
  50   fSumR(0)
  51 {
  52   // Constructor
  53   for (Int_t i = 0; i < 27; i++) fSum[i] = 0;
  54 }
  55
  56 //______________________________________________________________________________
  57 AliTrackResidualsFast::AliTrackResidualsFast(const AliTrackResidualsFast &res):
  58   AliTrackResiduals(res),
  59   fSumR(res.fSumR)
  60 {
  61   // Copy constructor
  62   memcpy(fSum,res.fSum,27*sizeof(Double_t));
  63 }
  64
  65 //______________________________________________________________________________
  66 AliTrackResidualsFast &AliTrackResidualsFast::operator= (const AliTrackResidualsFast& res)
  67 {
  68   //
  69   // Assignment operator
  70   //
  71   if(this != &res) {
  72     AliTrackResiduals::operator=(res);
  73     memcpy(fSum,res.fSum,27*sizeof(Double_t));
  74     fSumR = res.fSumR;
  75   }
  76
  77  return *this;
  78 }
  79
  80 //______________________________________________________________________________
  81 Bool_t AliTrackResidualsFast::Minimize()
  82 {
  83   // Implementation of fast linear Chi2
  84   // based minimization of track residuals sum
  85
  86   //  if(fBFixed[0]||fBFixed[1]||fBFixed[2]||fBFixed[3]||fBFixed[4]||fBFixed[5])
  87   //    AliError("Cannot yet fix parameters in this minimizer");
  88
  89
  90   for (Int_t i = 0; i < 27; i++) fSum[i] = 0;
  91   fSumR = 0;
  92
  93   AliTrackPoint p1,p2;
  94
  95   for (Int_t itrack = 0; itrack < fLast; itrack++) {
  96     if (!fVolArray[itrack] || !fTrackArray[itrack]) continue;
  97     for (Int_t ipoint = 0; ipoint < fVolArray[itrack]->GetNPoints(); ipoint++) {
  98       fVolArray[itrack]->GetPoint(p1,ipoint);
  99       fTrackArray[itrack]->GetPoint(p2,ipoint);
 100       AddPoints(p1,p2);
 101     }
 102   }
 103
 104   return Update();
 105
 106   // debug info
 107 //   Float_t chi2 = 0;
 108 //   for (Int_t itrack = 0; itrack < fLast; itrack++) {
 109 //     if (!fVolArray[itrack] || !fTrackArray[itrack]) continue;
 110 //     for (Int_t ipoint = 0; ipoint < fVolArray[itrack]->GetNPoints(); ipoint++) {
 111 //       fVolArray[itrack]->GetPoint(p1,ipoint);
 112 //       fAlignObj->Transform(p1);
 113 //       fTrackArray[itrack]->GetPoint(p2,ipoint);
 114 //       Float_t residual = p2.GetResidual(p1,kFALSE);
 115 //       chi2 += residual;
 116 //     }
 117 //   }
 118 //   printf("Final chi2 = %f\n",chi2);
 119 }
 120
 121 //______________________________________________________________________________
 122 void AliTrackResidualsFast::AddPoints(AliTrackPoint &p, AliTrackPoint &pprime)
 123 {
 124   // Update the sums used for
 125   // the linear chi2 minimization
 126   Float_t xyz[3],xyzp[3];
 127   Float_t cov[6],covp[6];
 128   p.GetXYZ(xyz,cov); pprime.GetXYZ(xyzp,covp);
 129   TMatrixDSym mcov(3);
 130   mcov(0,0) = cov[0]; mcov(0,1) = cov[1]; mcov(0,2) = cov[2];
 131   mcov(1,0) = cov[1]; mcov(1,1) = cov[3]; mcov(1,2) = cov[4];
 132   mcov(2,0) = cov[2]; mcov(2,1) = cov[4]; mcov(2,2) = cov[5];
 133   TMatrixDSym mcovp(3);
 134   mcovp(0,0) = covp[0]; mcovp(0,1) = covp[1]; mcovp(0,2) = covp[2];
 135   mcovp(1,0) = covp[1]; mcovp(1,1) = covp[3]; mcovp(1,2) = covp[4];
 136   mcovp(2,0) = covp[2]; mcovp(2,1) = covp[4]; mcovp(2,2) = covp[5];
 137   TMatrixDSym msum = mcov + mcovp;
 138
 139
 140   msum.Invert();
 141
 142
 143   if (!msum.IsValid()) return;
 144
 145   TMatrixD        sums(3,1);
 146   sums(0,0) = (xyzp[0]-xyz[0]);
 147   sums(1,0) = (xyzp[1]-xyz[1]);
 148   sums(2,0) = (xyzp[2]-xyz[2]);
 149   TMatrixD sumst = sums.T(); sums.T();
 150
 151   TMatrixD        mf(3,6);
 152   mf(0,0) = 1;      mf(1,0) = 0;       mf(2,0) = 0;
 153   mf(0,1) = 0;      mf(1,1) = 1;       mf(2,1) = 0;
 154   mf(0,2) = 0;      mf(1,2) = 0;       mf(2,2) = 1;
 155   mf(0,3) = 0;      mf(1,3) = -xyz[2]; mf(2,3) = xyz[1];
 156   mf(0,4) = xyz[2]; mf(1,4) = 0;       mf(2,4) =-xyz[0];
 157   mf(0,5) =-xyz[1]; mf(1,5) = xyz[0];  mf(2,5) = 0;
 158
 159   for(Int_t j=0;j<6;j++){
 160     if(fBFixed[j]==kTRUE){
 161       mf(0,j)=0.;mf(1,j)=0.;mf(2,j)=0.;
 162     }
 163   }
 164
 165   TMatrixD        mft = mf.T(); mf.T();
 166   TMatrixD sums2 = mft * msum * sums;
 167
 168   TMatrixD smatrix = mft * msum * mf;
 169
 170   fSum[0] += smatrix(0,0);
 171   fSum[1] += smatrix(0,1);
 172   fSum[2] += smatrix(0,2);
 173   fSum[3] += smatrix(0,3);
 174   fSum[4] += smatrix(0,4);
 175   fSum[5] += smatrix(0,5);
 176   fSum[6] += smatrix(1,1);
 177   fSum[7] += smatrix(1,2);
 178   fSum[8] += smatrix(1,3);
 179   fSum[9] += smatrix(1,4);
 180   fSum[10]+= smatrix(1,5);
 181   fSum[11]+= smatrix(2,2);
 182   fSum[12]+= smatrix(2,3);
 183   fSum[13]+= smatrix(2,4);
 184   fSum[14]+= smatrix(2,5);
 185   fSum[15]+= smatrix(3,3);
 186   fSum[16]+= smatrix(3,4);
 187   fSum[17]+= smatrix(3,5);
 188   fSum[18]+= smatrix(4,4);
 189   fSum[19]+= smatrix(4,5);
 190   fSum[20]+= smatrix(5,5);
 191   fSum[21] += sums2(0,0);
 192   fSum[22] += sums2(1,0);
 193   fSum[23] += sums2(2,0);
 194   fSum[24] += sums2(3,0);
 195   fSum[25] += sums2(4,0);
 196   fSum[26] += sums2(5,0);
 197
 198   TMatrixD  tmp = sumst * msum * sums;
 199   fSumR += tmp(0,0);
 200
 201   fNdf += 3;
 202 }
 203
 204 //______________________________________________________________________________
 205 Bool_t AliTrackResidualsFast::Update()
 206 {
 207   // Find the alignment parameters
 208   // by using the already accumulated
 209   // sums
 210   TMatrixDSym     smatrix(6);
 211   TMatrixD        sums(1,6);
 212
 213   smatrix(0,0) = fSum[0];
 214   smatrix(0,1) = smatrix(1,0) = fSum[1];
 215   smatrix(0,2) = smatrix(2,0) = fSum[2];
 216   smatrix(0,3) = smatrix(3,0) = fSum[3];
 217   smatrix(0,4) = smatrix(4,0) = fSum[4];
 218   smatrix(0,5) = smatrix(5,0) = fSum[5];
 219   smatrix(1,1) = fSum[6];
 220   smatrix(1,2) = smatrix(2,1) = fSum[7];
 221   smatrix(1,3) = smatrix(3,1) = fSum[8];
 222   smatrix(1,4) = smatrix(4,1) = fSum[9];
 223   smatrix(1,5) = smatrix(5,1) = fSum[10];
 224   smatrix(2,2) = fSum[11];
 225   smatrix(2,3) = smatrix(3,2) = fSum[12];
 226   smatrix(2,4) = smatrix(4,2) = fSum[13];
 227   smatrix(2,5) = smatrix(5,2) = fSum[14];
 228   smatrix(3,3) = fSum[15];
 229   smatrix(3,4) = smatrix(4,3) = fSum[16];
 230   smatrix(3,5) = smatrix(5,3) = fSum[17];
 231   smatrix(4,4) = fSum[18];
 232   smatrix(4,5) = smatrix(5,4) = fSum[19];
 233   smatrix(5,5) = fSum[20];
 234
 235   sums(0,0)    = fSum[21]; sums(0,1) = fSum[22]; sums(0,2) = fSum[23];
 236   sums(0,3)    = fSum[24]; sums(0,4) = fSum[25]; sums(0,5) = fSum[26];
 237
 238
 239   Int_t fixedparamat[6]={0,0,0,0,0,0};
 240   const Int_t unfixedparam=GetNFreeParam();
 241   Int_t position[6]={0,0,0,0,0,0};
 242   Int_t last=0;//position is of size 6 but only unfiexedparam indeces will be used
 243
 244   if(fBFixed[0]==kTRUE){
 245     fixedparamat[0]=1;
 246   }
 247   else {
 248     position[0]=0;
 249     last++;
 250   }
 251
 252   for(Int_t j=1;j<6;j++){
 253     if(fBFixed[j]==kTRUE){
 254       fixedparamat[j]=fixedparamat[j-1]+1;
 255     }
 256     else {
 257       fixedparamat[j]=fixedparamat[j-1];
 258       position[last]=j;
 259       last++;
 260     }
 261   }
 262
 263   TMatrixDSym smatrixRedu(unfixedparam);
 264   for(Int_t i=0;i<unfixedparam;i++){
 265     for(Int_t j=0;j<unfixedparam;j++){
 266       smatrixRedu(i,j)=smatrix(position[i],position[j]);
 267     }
 268   }
 269
 270   //  smatrixRedu.Print();
 271   smatrixRedu.Invert();
 272
 273   if (!smatrixRedu.IsValid()) {
 274     printf("Minimization Failed! \n");
 275     return kFALSE;
 276   }
 277
 278   TMatrixDSym smatrixUp(6);
 279   for(Int_t i=0;i<6;i++){
 280     for(Int_t j=0;j<6;j++){
 281       if(fBFixed[i]==kTRUE||fBFixed[j]==kTRUE)smatrixUp(i,j)=0.;
 282       else smatrixUp(i,j)=smatrixRedu(i-fixedparamat[i],j-fixedparamat[j]);
 283     }
 284   }
 285
 286   Double_t covmatrarray[21];
 287
 288   for(Int_t i=0;i<6;i++){
 289       for(Int_t j=0;j<=i;j++){
 290         if(fBFixed[i]==kFALSE&&fBFixed[j]==kFALSE){
 291           if(TMath::Abs(smatrixUp(i,j)/TMath::Sqrt(TMath::Abs(smatrixUp(i,i)*smatrixUp(j,j))))>1.01)printf("Too large Correlation number!\n");
 292         }
 293         covmatrarray[i*(i+1)/2+j]=smatrixUp(i,j);
 294       }
 295   }
 296
 297   TMatrixD res = sums*smatrixUp;
 298   fAlignObj->SetPars(res(0,0),res(0,1),res(0,2),
 299                      TMath::RadToDeg()*res(0,3),
 300                      TMath::RadToDeg()*res(0,4),
 301                      TMath::RadToDeg()*res(0,5));
 302
 303   fAlignObj->SetCorrMatrix(covmatrarray);
 304   TMatrixD  tmp = res*sums.T();
 305   fChi2 = fSumR - tmp(0,0);
 306   fNdf -= unfixedparam;
 307
 308   return kTRUE;
 309 }
 310
 311
 312