TRD/AliTRDtrackingChamber.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: AliTRDtrackingChamber.cxx 23810 2008-02-08 09:00:27Z hristov $ */
  17
  18 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  19 //                                                                        //
  20 //  Tracking in one chamber                                               //
  21 //                                                                        //
  22 //  Authors:                                                              //
  23 //    Alex Bercuci <A.Bercuci@gsi.de>                                     //
  24 //    Markus Fasel <M.Fasel@gsi.de>                                       //
  25 //                                                                        //
  26 ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  27
  28 #include "AliTRDtrackingChamber.h"
  29
  30 #include "TMath.h"
  31 #include "TMatrixTBase.h"
  32 #include <TTreeStream.h>
  33
  34 #include "AliTRDReconstructor.h"
  35 #include "AliTRDrecoParam.h"
  36 #include "AliTRDtrackerV1.h"
  37 #include "AliTRDgeometry.h"
  38 #include "AliTRDpadPlane.h"
  39 #include "AliTRDcalibDB.h"
  40 #include "Cal/AliTRDCalDet.h"
  41 #include "Cal/AliTRDCalROC.h"
  42
  43 ClassImp(AliTRDtrackingChamber)
  44
  45 //_______________________________________________________
  46 AliTRDtrackingChamber::AliTRDtrackingChamber()
  47   :TObject()
  48   ,fDetector(-1)
  49   ,fX0(0.)
  50 {}
  51
  52 //_______________________________________________________
  53 void AliTRDtrackingChamber::Clear(const Option_t *opt)
  54 {
  55   for(Int_t itb=0; itb<kNTimeBins; itb++) fTB[itb].Clear(opt);
  56 }
  57
  58 //_______________________________________________________
  59 void AliTRDtrackingChamber::InsertCluster(AliTRDcluster *c, Int_t index)
  60 {
  61   fTB[c->GetPadTime()].InsertCluster(c, index);
  62 }
  63
  64 //_______________________________________________________
  65 Bool_t AliTRDtrackingChamber::Build(AliTRDgeometry *geo, const AliTRDCalDet *cal, Bool_t hlt)
  66 {
  67 // Init chamber and all time bins (AliTRDchamberTimeBin)
  68 // Calculates radial position of the chamber based on
  69 // radial positions of the time bins (calibration/alignment aware)
  70 //
  71   if(fDetector < 0 || fDetector >= AliTRDgeometry::kNdet){
  72     AliWarning(Form("Detector index not set correctly to %d", fDetector));
  73     return kFALSE;
  74   }
  75
  76   Int_t stack = geo->GetStack(fDetector);
  77   Int_t layer = geo->GetLayer(fDetector);
  78   AliTRDpadPlane *pp = geo->GetPadPlane(layer, stack);
  79   Double_t zl = pp->GetRow0ROC() - pp->GetRowEndROC();
  80   Double_t z0 = geo->GetRow0(layer, stack, 0) - zl;
  81   Int_t nrows = pp->GetNrows();
  82
  83   Int_t index[50], jtb = 0;
  84   for(Int_t itb=0; itb<kNTimeBins; itb++){
  85     if(!fTB[itb]) continue;
  86     fTB[itb].SetRange(z0, zl);
  87     fTB[itb].SetNRows(nrows);
  88     fTB[itb].BuildIndices();
  89     index[jtb++] = itb;
  90   }
  91   if(jtb<2) return kFALSE;
  92
  93
  94   // ESTIMATE POSITION OF PAD PLANE FOR THIS CHAMBER
  95   Double_t x0 = fTB[index[0]].GetX();
  96   Double_t x1 = fTB[index[1]].GetX();
  97   Double_t dx = (x0 - x1)/(index[1] - index[0]);
  98
  99   Int_t t0 = (Int_t)cal->GetValue(fDetector);
 100   if(!hlt){
 101     Double_t mean = 0.0;
 102     AliTRDCalROC *roc = AliTRDcalibDB::Instance()->GetT0ROC(fDetector);
 103     for(Int_t k = 0; k<roc->GetNchannels(); k++) mean += roc->GetValue(k);
 104     mean /= roc->GetNchannels();
 105     t0 = (Int_t)(cal->GetValue(fDetector) + mean);
 106   }
 107
 108   fX0 = x0 + dx*(index[0] - t0);
 109   return kTRUE;
 110 }
 111
 112 //_______________________________________________________
 113 Int_t AliTRDtrackingChamber::GetNClusters() const
 114 {
 115 // Returns number of clusters in chamber
 116 //
 117   Int_t n = 0;
 118   for(Int_t itb=0; itb<kNTimeBins; itb++){
 119     n += Int_t(fTB[itb]);
 120   }
 121   return n;
 122 }
 123
 124 //_______________________________________________________
 125 Double_t AliTRDtrackingChamber::GetQuality()
 126 {
 127   //
 128   // Calculate chamber quality for seeding.
 129   //
 130   //
 131   // Parameters :
 132   //   layers : Array of propagation layers for this plane.
 133   //
 134   // Output :
 135   //   plane quality factor for seeding
 136   //
 137   // Detailed description
 138   //
 139   // The quality of the plane for seeding is higher if:
 140   //  1. the average timebin population is closer to an integer number
 141   //  2. the distribution of clusters/timebin is closer to a uniform distribution.
 142   //    - the slope of the first derivative of a parabolic fit is small or
 143   //    - the slope of a linear fit is small
 144   //
 145
 146   Int_t ncl   = 0;
 147   Int_t nused = 0;
 148   Int_t nClLayer;
 149   for(int itb=0; itb<kNTimeBins; itb++){
 150     if(!(nClLayer = fTB[itb].GetNClusters())) continue;
 151     ncl += nClLayer;
 152     for(Int_t incl = 0; incl < nClLayer; incl++){
 153       if((fTB[itb].GetCluster(incl))->IsUsed()) nused++;
 154     }
 155   }
 156
 157   // calculate the deviation of the mean number of clusters from the
 158   // closest integer values
 159   Float_t nclMed = float(ncl-nused)/AliTRDtrackerV1::GetNTimeBins();
 160   Int_t ncli = Int_t(nclMed);
 161   Float_t nclDev = TMath::Abs(nclMed - TMath::Max(ncli, 1));
 162   nclDev -= (nclDev>.5) && ncli ? 1. : 0.;
 163   return TMath::Exp(-5.*TMath::Abs(nclDev));
 164
 165 //      // get slope of the derivative
 166 //      if(!fitter.Eval()) return quality;
 167 //      fitter.PrintResults(3);
 168 //      Double_t a = fitter.GetParameter(1);
 169 //
 170 //      printf("ncl_dev(%f)  a(%f)\n", ncl_dev, a);
 171 //      return quality*TMath::Exp(-a);
 172
 173 }
 174
 175
 176 //_______________________________________________________
 177 Bool_t AliTRDtrackingChamber::GetSeedingLayer(AliTRDchamberTimeBin *&fakeLayer, AliTRDgeometry *geo, const AliTRDReconstructor *rec)
 178 {
 179   //
 180   // Creates a seeding layer
 181   //
 182
 183   // constants
 184   const Int_t kMaxRows = 16;
 185   const Int_t kMaxCols = 144;
 186   const Int_t kMaxPads = 2304;
 187   Int_t timeBinMin = rec->GetRecoParam()->GetNumberOfPresamples();
 188   Int_t timeBinMax = rec->GetRecoParam()->GetNumberOfPostsamples();
 189
 190   // Get the geometrical data of the chamber
 191   Int_t layer = geo->GetLayer(fDetector);
 192   Int_t stack = geo->GetStack(fDetector);
 193   Int_t sector= geo->GetSector(fDetector);
 194   AliTRDpadPlane *pp = geo->GetPadPlane(layer, stack);
 195   Int_t nCols = pp->GetNcols();
 196   Float_t ymin = TMath::Min(pp->GetCol0(), pp->GetColEnd());
 197   Float_t ymax = TMath::Max(pp->GetCol0(), pp->GetColEnd());
 198   Float_t zmin = TMath::Min(pp->GetRow0(), pp->GetRowEnd());
 199   Float_t zmax = TMath::Max(pp->GetRow0(), pp->GetRowEnd());
 200   Float_t z0 = -1., zl = -1.;
 201   Int_t nRows = pp->GetNrows();
 202   Float_t binlength = (ymax - ymin)/nCols;
 203   //AliInfo(Form("ymin(%f) ymax(%f) zmin(%f) zmax(%f) nRows(%d) binlength(%f)", ymin, ymax, zmin, zmax, nRows, binlength));
 204
 205   // Fill the histogram
 206   Int_t nClusters;
 207   Int_t *histogram[kMaxRows];                                                                                   // 2D-Histogram
 208   Int_t hvals[kMaxPads + 1];    memset(hvals, 0, sizeof(Int_t)*kMaxPads);        // one entry in addition for termination flag
 209   Float_t *sigmas[kMaxRows];
 210   Float_t svals[kMaxPads];      memset(svals, 0, sizeof(Float_t)*kMaxPads);
 211   AliTRDcluster *c = 0x0;
 212   for(Int_t irs = 0; irs < kMaxRows; irs++){
 213     histogram[irs] = &hvals[irs*kMaxCols];
 214     sigmas[irs] = &svals[irs*kMaxCols];
 215   }
 216   for(Int_t iTime = timeBinMin; iTime < kNTimeBins-timeBinMax; iTime++){
 217     if(!(nClusters = fTB[iTime].GetNClusters())) continue;
 218     z0 = fTB[iTime].GetZ0();
 219     zl = fTB[iTime].GetDZ0();
 220     for(Int_t incl = 0; incl < nClusters; incl++){
 221       c = fTB[iTime].GetCluster(incl);
 222       histogram[c->GetPadRow()][c->GetPadCol()]++;
 223       sigmas[c->GetPadRow()][c->GetPadCol()] += c->GetSigmaZ2();
 224     }
 225   }
 226
 227 // Now I have everything in the histogram, do the selection
 228   //Int_t nPads = nCols * nRows;
 229   // This is what we are interested in: The center of gravity of the best candidates
 230   Float_t cogyvals[kMaxPads]; memset(cogyvals, 0, sizeof(Float_t)*kMaxPads);
 231   Float_t cogzvals[kMaxPads]; memset(cogzvals, 0, sizeof(Float_t)*kMaxPads);
 232   Float_t *cogy[kMaxRows];
 233   Float_t *cogz[kMaxRows];
 234
 235   // Lookup-Table storing coordinates according to the bins
 236   Float_t yLengths[kMaxCols];
 237   Float_t zLengths[kMaxRows];
 238   for(Int_t icnt = 0; icnt < nCols; icnt++){
 239     yLengths[icnt] = pp->GetColPos(nCols - 1 - icnt) + binlength/2;
 240   }
 241   for(Int_t icnt = 0; icnt < nRows; icnt++){
 242     zLengths[icnt] = pp->GetRowPos(icnt) - pp->GetRowSize(icnt)/2;
 243   }
 244
 245   // A bitfield is used to mask the pads as usable
 246   Short_t mask[kMaxCols]; memset(mask, 0 ,sizeof(Short_t) * kMaxCols);//bool mvals[kMaxPads];
 247   for(UChar_t icount = 0; icount < nRows; icount++){
 248     cogy[icount] = &cogyvals[icount*kMaxCols];
 249     cogz[icount] = &cogzvals[icount*kMaxCols];
 250   }
 251   // In this array the array position of the best candidates will be stored
 252   Int_t   cand[AliTRDtrackerV1::kMaxTracksStack];
 253   Float_t sigcands[AliTRDtrackerV1::kMaxTracksStack];
 254
 255   // helper variables
 256   Int_t indices[kMaxPads]; memset(indices, -1, sizeof(Int_t)*kMaxPads);
 257   Int_t nCandidates = 0;
 258   Float_t norm, cogv;
 259   // histogram filled -> Select best bins
 260   Int_t nPads = nCols * nRows;
 261   // take out all the bins which have less than 3 entries (faster sorting)
 262   Int_t content[kMaxPads], dictionary[kMaxPads], nCont = 0, padnumber = 0;
 263   Int_t *iter = &hvals[0], *citer = &content[0], *diter =  &dictionary[0]; // iterators for preselection
 264   const Int_t threshold = 2;
 265   hvals[nPads] = -1; // termination for iterator
 266   do{
 267     if(*iter > threshold){
 268       *(citer++) = *iter;
 269       *(diter++) = padnumber;
 270       nCont++;
 271     }
 272     padnumber++;
 273   }while(*(++iter) != -1);
 274   TMath::Sort(nCont, content, indices);
 275
 276   Int_t col, row, lower, lower1, upper, upper1;
 277   for(Int_t ib = 0; ib < nCont; ib++){
 278     if(nCandidates >= AliTRDtrackerV1::kMaxTracksStack){
 279       printf("Number of seed candidates %d exceeded maximum allowed per stack %d", nCandidates, AliTRDtrackerV1::kMaxTracksStack);
 280       break;
 281     }
 282     // Positions
 283     row = dictionary[indices[ib]]/nCols;
 284     col = dictionary[indices[ib]]%nCols;
 285     // here will be the threshold condition:
 286     if((mask[col] & (1 << row)) != 0) continue;         // Pad is masked: continue
 287     //  if(histogram[row][col] < TMath::Max(threshold, 1)){     // of course at least one cluster is needed
 288     //          break;                  // number of clusters below threshold: break;
 289     //  }
 290     // passing: Mark the neighbors
 291     lower  = TMath::Max(col - 1, 0); upper  = TMath::Min(col + 2, nCols);
 292     lower1 = TMath::Max(row - 1, 0); upper1 = TMath::Min(row + 2, nCols);
 293     for(Int_t ic = lower; ic < upper; ++ic)
 294       for(Int_t ir = lower1; ir < upper1; ++ir){
 295         if(ic == col && ir == row) continue;
 296         mask[ic] |= (1 << ir);
 297       }
 298     // Storing the position in an array
 299     // testing for neigboring
 300     cogv = 0;
 301     norm = 0;
 302     lower = TMath::Max(col - 1, 0);
 303     upper = TMath::Min(col + 2, nCols);
 304     for(Int_t inb = lower; inb < upper; ++inb){
 305       cogv += yLengths[inb] * histogram[row][inb];
 306       norm += histogram[row][inb];
 307     }
 308     cogy[row][col] = cogv / norm;
 309     cogv = 0; norm = 0;
 310     lower = TMath::Max(row - 1, 0);
 311     upper = TMath::Min(row + 2, nRows);
 312     for(Int_t inb = lower; inb < upper; ++inb){
 313       cogv += zLengths[inb] * histogram[inb][col];
 314       norm += histogram[inb][col];
 315     }
 316     cogz[row][col] = Float_t(cogv) /  norm;
 317     // passed the filter
 318     cand[nCandidates] = row*nCols + col;        // store the position of a passig candidate into an Array
 319     sigcands[nCandidates] = sigmas[row][col] / histogram[row][col]; // never be a floating point exeption
 320     // Analysis output
 321     nCandidates++;
 322   }
 323   if(!nCandidates) return kFALSE;
 324
 325   Float_t pos[3], sig[2];
 326   Short_t signal[7]; memset(&signal[0], 0, 7*sizeof(Short_t));
 327
 328   new(fakeLayer) AliTRDchamberTimeBin(layer, stack, sector, z0, zl);
 329   fakeLayer->SetReconstructor(rec);
 330   AliTRDcluster *cluster = 0x0;
 331   if(nCandidates){
 332     UInt_t fakeIndex = 0;
 333     for(Int_t ican = 0; ican < nCandidates; ican++){
 334       row = cand[ican] / nCols;
 335       col = cand[ican] % nCols;
 336       //temporary
 337       Int_t n = 0; Double_t x = 0., y = 0., z = 0.;
 338       for(int itb=0; itb<kNTimeBins; itb++){
 339         if(!(nClusters = fTB[itb].GetNClusters())) continue;
 340         for(Int_t incl = 0; incl < nClusters; incl++){
 341           c = fTB[itb].GetCluster(incl);
 342           if(c->GetPadRow() != row) continue;
 343           if(TMath::Abs(c->GetPadCol() - col) > 2) continue;
 344           x += c->GetX();
 345           y += c->GetY();
 346           z += c->GetZ();
 347           n++;
 348         }
 349       }
 350       pos[0] = x/n;
 351       pos[1] = y/n;
 352       pos[2] = z/n;
 353       sig[0] = .02;
 354       sig[1] = sigcands[ican];
 355       cluster = new AliTRDcluster(fDetector, 0., pos, sig, 0x0, 3, signal, col, row, 0, 0, 0., 0);
 356       fakeLayer->InsertCluster(cluster, fakeIndex++);
 357     }
 358   }
 359   fakeLayer->SetNRows(nRows);
 360   fakeLayer->SetOwner();
 361   fakeLayer->BuildIndices();
 362   //fakeLayer->PrintClusters();
 363
 364   if(rec->GetStreamLevel(AliTRDReconstructor::kTracker) >= 3){
 365     //TMatrixD hist(nRows, nCols);
 366     //for(Int_t i = 0; i < nRows; i++)
 367     //  for(Int_t j = 0; j < nCols; j++)
 368     //          hist(i,j) = histogram[i][j];
 369     TTreeSRedirector &cstreamer = *AliTRDtrackerV1::DebugStreamer();
 370     cstreamer << "GetSeedingLayer"
 371     << "layer="      << layer
 372     << "ymin="       << ymin
 373     << "ymax="       << ymax
 374     << "zmin="       << zmin
 375     << "zmax="       << zmax
 376     << "L.="         << fakeLayer
 377     //<< "Histogram.=" << &hist
 378     << "\n";
 379   }
 380
 381   return kTRUE;
 382 }
 383
 384
 385 //_______________________________________________________
 386 void AliTRDtrackingChamber::Print(Option_t *opt) const
 387 {
 388   if(!GetNClusters()) return;
 389   AliInfo(Form("fDetector   = %d", fDetector));
 390   AliInfo(Form("fX0         = %7.3f", fX0));
 391   const AliTRDchamberTimeBin *itb = &fTB[0];
 392   for(Int_t jtb=0; jtb<kNTimeBins; jtb++, itb++) (*itb).Print(opt);
 393 }