source: sasview/DataLoader/extensions/smearer.cpp @ 3bf4a032

ESS_GUIESS_GUI_DocsESS_GUI_batch_fittingESS_GUI_bumps_abstractionESS_GUI_iss1116ESS_GUI_iss879ESS_GUI_iss959ESS_GUI_openclESS_GUI_orderingESS_GUI_sync_sascalccostrafo411magnetic_scattrelease-4.1.1release-4.1.2release-4.2.2release_4.0.1ticket-1009ticket-1094-headlessticket-1242-2d-resolutionticket-1243ticket-1249ticket885unittest-saveload
Last change on this file since 3bf4a032 was 65883cf, checked in by Mathieu Doucet <doucetm@…>, 15 years ago

dataloader: fixed get_bin_range method for smearer objects

  • Property mode set to 100644
File size: 7.7 KB
Line 
1/**
2        This software was developed by the University of Tennessee as part of the
3        Distributed Data Analysis of Neutron Scattering Experiments (DANSE)
4        project funded by the US National Science Foundation.
5
6        If you use DANSE applications to do scientific research that leads to
7        publication, we ask that you acknowledge the use of the software with the
8        following sentence:
9
10        "This work benefited from DANSE software developed under NSF award DMR-0520547."
11
12        copyright 2009, University of Tennessee
13 */
14#include "smearer.hh"
15#include <stdio.h>
16#include <math.h>
17using namespace std;
18
19
20/**
21 * Constructor for BaseSmearer
22 *
23 * @param qmin: minimum Q value
24 * @param qmax: maximum Q value
25 * @param nbins: number of Q bins
26 */
27BaseSmearer :: BaseSmearer(double qmin, double qmax, int nbins) {
28        // Number of bins
29        this->nbins = nbins;
30        this->qmin = qmin;
31        this->qmax = qmax;
32        // Flag to keep track of whether we have a smearing matrix or
33        // whether we need to compute one
34        has_matrix = false;
35        even_binning = true;
36};
37
38/**
39 * Constructor for BaseSmearer
40 *
41 * Used for uneven binning
42 * @param q: array of Q values
43 * @param nbins: number of Q bins
44 */
45BaseSmearer :: BaseSmearer(double* q, int nbins) {
46        // Number of bins
47        this->nbins = nbins;
48        this->q_values = q;
49        // Flag to keep track of whether we have a smearing matrix or
50        // whether we need to compute one
51        has_matrix = false;
52        even_binning = false;
53};
54
55/**
56 * Constructor for SlitSmearer
57 *
58 * @param width: slit width in Q units
59 * @param height: slit height in Q units
60 * @param qmin: minimum Q value
61 * @param qmax: maximum Q value
62 * @param nbins: number of Q bins
63 */
64SlitSmearer :: SlitSmearer(double width, double height, double qmin, double qmax, int nbins) :
65        BaseSmearer(qmin, qmax, nbins){
66        this->height = height;
67        this->width = width;
68};
69
70/**
71 * Constructor for SlitSmearer
72 *
73 * @param width: slit width in Q units
74 * @param height: slit height in Q units
75 * @param q: array of Q values
76 * @param nbins: number of Q bins
77 */
78SlitSmearer :: SlitSmearer(double width, double height, double* q, int nbins) :
79        BaseSmearer(q, nbins){
80        this->height = height;
81        this->width = width;
82};
83
84/**
85 * Constructor for QSmearer
86 *
87 * @param width: array slit widths for each Q point, in Q units
88 * @param qmin: minimum Q value
89 * @param qmax: maximum Q value
90 * @param nbins: number of Q bins
91 */
92QSmearer :: QSmearer(double* width, double qmin, double qmax, int nbins) :
93        BaseSmearer(qmin, qmax, nbins){
94        this->width = width;
95};
96
97/**
98 * Constructor for QSmearer
99 *
100 * @param width: array slit widths for each Q point, in Q units
101 * @param q: array of Q values
102 * @param nbins: number of Q bins
103 */
104QSmearer :: QSmearer(double* width, double* q, int nbins) :
105        BaseSmearer(q, nbins){
106        this->width = width;
107};
108
109/**
110 * Compute the slit smearing matrix
111 *
112 * For even binning (q_min to q_max with nbins):
113 *
114 *   step = (q_max-q_min)/(nbins-1)
115 *   first bin goes from q_min to q_min+step
116 *   last bin goes from q_max to q_max+step
117 *
118 * For binning according to q array:
119 *
120 * Each q point represents a bin going from half the distance between it
121 * and the previous point to half the distance between it and the next point.
122 *
123 *    Example: bin i goes from (q_values[i-1]+q_values[i])/2 to (q_values[i]+q_values[i+1])/2
124 *
125 * The exceptions are the first and last bins, which are centered at the first and
126 * last q-values, respectively. The width of the first and last bins is the distance between
127 * their respective neighboring q-value.
128 */
129void SlitSmearer :: compute_matrix(){
130
131        weights = new vector<double>(nbins*nbins,0);
132
133        // Check the length of the data
134        if (nbins<2) return;
135
136        // Loop over all q-values
137        for(int i=0; i<nbins; i++) {
138                double q, q_min, q_max;
139                get_bin_range(i, &q, &q_min, &q_max);
140
141                // For each q-value, compute the weight of each other q-bin
142                // in the I(q) array
143                int npts_h = height>0 ? npts : 1;
144                int npts_w = width>0 ? npts : 1;
145
146                // If both height and width are great than zero,
147                // modify the number of points in each direction so
148                // that the total number of points is still what
149                // the user would expect (downgrade resolution)
150                if(npts_h>1 && npts_w>1){
151                        npts_h = (int)ceil(sqrt((double)npts));
152                        npts_w = npts_h;
153                }
154
155                double shift_h, shift_w;
156                for(int k=0; k<npts_h; k++){
157                        if(npts_h==1){
158                                shift_h = 0;
159                        } else {
160                                shift_h = height/((double)npts_h-1.0) * (double)k;
161                        }
162                        for(int j=0; j<npts_w; j++){
163                                if(npts_w==1){
164                                        shift_w = 0;
165                                } else {
166                                        shift_w = width/((double)npts_w-1.0) * (double)j;
167                                }
168                                double q_shifted = sqrt( ((q-shift_w)*(q-shift_w) + shift_h*shift_h) );
169
170                                // Find in which bin this shifted value belongs
171                                int q_i=nbins;
172                                if (even_binning) {
173                                        // This is kept for backward compatibility since the binning
174                                        // was originally defined differently for even bins.
175                                        q_i = (int)(floor( (q_shifted-qmin) /((qmax-qmin)/((double)nbins -1.0)) ));
176                                } else {
177                                        for(int t=0; t<nbins; t++) {
178                                                double q_t, q_high, q_low;
179                                                get_bin_range(t, &q_t, &q_low, &q_high);
180                                                if(q_shifted>=q_low && q_shifted<q_high) {
181                                                        q_i = t;
182                                                        break;
183                                                }
184                                        }
185                                }
186
187                                // Skip the entries outside our I(q) range
188                                //TODO: be careful with edge effect
189                                if(q_i<nbins)
190                                        (*weights)[i*nbins+q_i]++;
191                        }
192                }
193        }
194};
195
196/**
197 * Compute the point smearing matrix
198 */
199void QSmearer :: compute_matrix(){
200        weights = new vector<double>(nbins*nbins,0);
201
202        // Loop over all q-values
203        double step = (qmax-qmin)/((double)nbins-1.0);
204        double q, q_min, q_max;
205        double q_j, q_jmax, q_jmin;
206        for(int i=0; i<nbins; i++) {
207                get_bin_range(i, &q, &q_min, &q_max);
208
209                for(int j=0; j<nbins; j++) {
210                        get_bin_range(j, &q_j, &q_jmin, &q_jmax);
211
212                        // Compute the fraction of the Gaussian contributing
213                        // to the q bin between q_min and q_max
214                        double value =  erf( (q_max-q_j)/(sqrt(2.0)*width[j]) );
215                value -= erf( (q_min-q_j)/(sqrt(2.0)*width[j]) );
216                (*weights)[i*nbins+j] += value;
217                }
218        }
219}
220
221/**
222 * Computes the Q range of a given bin of the Q distribution.
223 * The range is computed according the the data distribution that
224 * was given to the object at initialization.
225 *
226 * @param i: number of the bin in the distribution
227 * @param q: q-value of bin i
228 * @param q_min: lower bound of the bin
229 * @param q_max: higher bound of the bin
230 *
231 */
232int BaseSmearer :: get_bin_range(int i, double* q, double* q_min, double* q_max) {
233        if (even_binning) {
234                double step = (qmax-qmin)/((double)nbins-1.0);
235                *q = qmin + (double)i*step;
236                *q_min = *q - 0.5*step;
237                *q_max = *q + 0.5*step;
238                return 1;
239        } else if (i>=0 && i<nbins) {
240                *q = q_values[i];
241                if (i==0) {
242                        double step = (q_values[1]-q_values[0])/2.0;
243                        *q_min = *q - step;
244                        *q_max = *q + step;
245                } else if (i==nbins-1) {
246                        double step = (q_values[i]-q_values[i-1])/2.0;
247                        *q_min = *q - step;
248                        *q_max = *q + step;
249                } else {
250                        *q_min = *q - (q_values[i]-q_values[i-1])/2.0;
251                        *q_max = *q + (q_values[i+1]-q_values[i])/2.0;
252                }
253                return 1;
254        }
255        return -1;
256}
257
258/**
259 * Perform smearing by applying the smearing matrix to the input Q array
260 */
261void BaseSmearer :: smear(double *iq_in, double *iq_out, int first_bin, int last_bin){
262
263        // If we haven't computed the smearing matrix, do it now
264        if(!has_matrix) {
265                compute_matrix();
266                has_matrix = true;
267        }
268
269        // Loop over q-values and multiply apply matrix
270        for(int q_i=first_bin; q_i<=last_bin; q_i++){
271                double sum = 0.0;
272                double counts = 0.0;
273
274                for(int i=first_bin; i<=last_bin; i++){
275                        sum += iq_in[i] * (*weights)[q_i*nbins+i];
276                        counts += (*weights)[q_i*nbins+i];
277                }
278
279                // Normalize counts
280                iq_out[q_i] = (counts>0.0) ? sum/counts : 0;
281        }
282}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.