source: sasview/DataLoader/manipulations.py @ febcd79

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 febcd79 was 12c5b87, checked in by Jae Cho <jhjcho@…>, 14 years ago

fixed a bug in sector average

  • Property mode set to 100644
File size: 35.4 KB
RevLine 
[0997158f]1
2#####################################################################
3#This software was developed by the University of Tennessee as part of the
4#Distributed Data Analysis of Neutron Scattering Experiments (DANSE)
5#project funded by the US National Science Foundation.
6#See the license text in license.txt
7#copyright 2008, University of Tennessee
8######################################################################
9
[76e2369]10"""
[a7a5886]11Data manipulations for 2D data sets.
12Using the meta data information, various types of averaging
13are performed in Q-space
[76e2369]14"""
15#TODO: copy the meta data from the 2D object to the resulting 1D object
16import math
17import numpy
18
[a7a5886]19#from data_info import plottable_2D
20from data_info import Data1D
21
22
[76e2369]23def get_q(dx, dy, det_dist, wavelength):
24    """
[0997158f]25    :param dx: x-distance from beam center [mm]
26    :param dy: y-distance from beam center [mm]
27   
28    :return: q-value at the given position
[76e2369]29    """
30    # Distance from beam center in the plane of detector
31    plane_dist = math.sqrt(dx*dx + dy*dy)
32    # Half of the scattering angle
[a7a5886]33    theta = 0.5 * math.atan(plane_dist/det_dist)
34    return (4.0 * math.pi/wavelength) * math.sin(theta)
[acb37d9]35
[a7a5886]36def get_q_compo(dx, dy, det_dist, wavelength, compo=None):
[0997158f]37    """
38    This reduces tiny error at very large q.
39    Implementation of this func is not started yet.<--ToDo
40    """
[a7a5886]41    if dy == 0:
42        if dx >= 0:
43            angle_xy = 0
[acb37d9]44        else:
[a7a5886]45            angle_xy = math.pi
[acb37d9]46    else:
[a7a5886]47        angle_xy = math.atan(dx/dy)
[acb37d9]48       
[a7a5886]49    if compo == "x":
50        out = get_q(dx, dy, det_dist, wavelength) * math.cos(angle_xy)
51    elif compo == "y":
52        out = get_q(dx, dy, det_dist, wavelength) * math.sin(angle_xy)
[acb37d9]53    else:
[a7a5886]54        out = get_q(dx, dy, det_dist, wavelength)
[acb37d9]55    return out
[095ab1b]56
57def flip_phi(phi):
58    """
[0997158f]59    Correct phi to within the 0 <= to <= 2pi range
60   
61    :return: phi in >=0 and <=2Pi
[095ab1b]62    """
63    Pi = math.pi
64    if phi < 0:
[a7a5886]65        phi_out = phi  + (2 * Pi)
66    elif phi > (2 * Pi):
67        phi_out = phi  - (2 * Pi)
[095ab1b]68    else:
69        phi_out = phi
70    return phi_out
71
72def reader2D_converter(data2d=None):
73    """
[a7a5886]74    convert old 2d format opened by IhorReader or danse_reader
75    to new Data2D format
[0997158f]76   
77    :param data2d: 2d array of Data2D object
78   
79    :return: 1d arrays of Data2D object
80   
[095ab1b]81    """
[a7a5886]82    if data2d.data == None or data2d.x_bins == None or data2d.y_bins == None:
83        raise ValueError, "Can't convert this data: data=None..."
[76e2369]84   
[095ab1b]85    from DataLoader.data_info import Data2D
86
[a7a5886]87    new_x = numpy.tile(data2d.x_bins, (len(data2d.y_bins), 1))
88    new_y = numpy.tile(data2d.y_bins, (len(data2d.x_bins), 1))
89    new_y = new_y.swapaxes(0, 1)
[095ab1b]90
91    new_data = data2d.data.flatten()
92    qx_data = new_x.flatten()
93    qy_data = new_y.flatten()
[a7a5886]94    q_data = numpy.sqrt(qx_data*qx_data + qy_data*qy_data)
95    if data2d.err_data == None or numpy.any(data2d.err_data <= 0): 
[f265927]96        new_err_data = numpy.sqrt(numpy.abs(new_data))
[dde2d44]97    else:
98        new_err_data = data2d.err_data.flatten()
[a7a5886]99    mask    = numpy.ones(len(new_data), dtype=bool)
[095ab1b]100
101    output = Data2D()
102    output = data2d
103    output.data = new_data
104    output.err_data = new_err_data
105    output.qx_data = qx_data
106    output.qy_data = qy_data
107    output.q_data = q_data
108    output.mask = mask
109
110    return output
111
[70975f3]112class _Slab(object):
113    """
[0997158f]114    Compute average I(Q) for a region of interest
[70975f3]115    """
[a7a5886]116    def __init__(self, x_min=0.0, x_max=0.0, y_min=0.0,
117                 y_max=0.0, bin_width=0.001):
[70975f3]118        # Minimum Qx value [A-1]
119        self.x_min = x_min
120        # Maximum Qx value [A-1]
121        self.x_max = x_max
122        # Minimum Qy value [A-1]
123        self.y_min = y_min
124        # Maximum Qy value [A-1]
125        self.y_max = y_max
126        # Bin width (step size) [A-1]
127        self.bin_width = bin_width
[a7a5886]128        # If True, I(|Q|) will be return, otherwise,
129        # negative q-values are allowed
[70975f3]130        self.fold = False
131       
[a7a5886]132    def __call__(self, data2D):
133        return NotImplemented
[70975f3]134       
135    def _avg(self, data2D, maj):
136        """
[0997158f]137        Compute average I(Q_maj) for a region of interest.
138        The major axis is defined as the axis of Q_maj.
139        The minor axis is the axis that we average over.
140         
141        :param data2D: Data2D object
142        :param maj_min: min value on the major axis
143       
144        :return: Data1D object
[70975f3]145        """
146        if len(data2D.detector) != 1:
[a7a5886]147            msg = "_Slab._avg: invalid number of "
148            msg += " detectors: %g" % len(data2D.detector)
149            raise RuntimeError, msg
[70975f3]150       
[095ab1b]151        # Get data
[c6f95bb]152        data = data2D.data[numpy.isfinite(data2D.data)]
153        q_data = data2D.q_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
154        err_data = data2D.err_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
155        qx_data = data2D.qx_data[numpy.isfinite(data2D.data)] 
156        qy_data = data2D.qy_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
[095ab1b]157             
[70975f3]158        # Build array of Q intervals
[a7a5886]159        if maj == 'x':
160            if self.fold:
161                x_min = 0     
[095ab1b]162            else:  x_min = self.x_min
[a7a5886]163            nbins = int(math.ceil((self.x_max - x_min)/self.bin_width))
164            qbins = self.bin_width * numpy.arange(nbins) + x_min
165        elif maj == 'y':
[095ab1b]166            if self.fold: y_min = 0     
167            else:  y_min = self.y_min
[a7a5886]168            nbins = int(math.ceil((self.y_max - y_min)/self.bin_width))
169            qbins = self.bin_width * numpy.arange(nbins) + y_min         
[70975f3]170        else:
171            raise RuntimeError, "_Slab._avg: unrecognized axis %s" % str(maj)
172                               
173        x  = numpy.zeros(nbins)
174        y  = numpy.zeros(nbins)
175        err_y = numpy.zeros(nbins)
176        y_counts = numpy.zeros(nbins)
177
[095ab1b]178        # Average pixelsize in q space                                               
179        for npts in range(len(data)): 
180            # default frac                                               
181            frac_x = 0
182            frac_y = 0
183            # get ROI
184            if self.x_min <= qx_data[npts] and self.x_max > qx_data[npts]:
185                frac_x = 1
186            if self.y_min <= qy_data[npts] and self.y_max > qy_data[npts]:
187                frac_y = 1
188            frac = frac_x * frac_y
189           
[a7a5886]190            if frac == 0:
191                continue
[095ab1b]192            # binning: find axis of q
[a7a5886]193            if maj == 'x': 
[095ab1b]194                q_value = qx_data[npts]
195                min = x_min
[a7a5886]196            if maj == 'y': 
[095ab1b]197                q_value = qy_data[npts] 
198                min = y_min
[a7a5886]199            if self.fold and q_value < 0:
200                q_value = -q_value   
[095ab1b]201            # bin
[a7a5886]202            i_q = int(math.ceil((q_value - min)/self.bin_width)) - 1
[095ab1b]203           
204            # skip outside of max bins
[a7a5886]205            if i_q < 0 or i_q >= nbins:
206                continue
[095ab1b]207           
208            # give it full weight
209            #frac = 1
210           
211            #TODO: find better definition of x[i_q] based on q_data
[a7a5886]212            x[i_q] = min + (i_q + 1) * self.bin_width / 2.0
213            y[i_q] += frac * data[npts]
[095ab1b]214           
[a7a5886]215            if err_data == None or err_data[npts] == 0.0:
216                if data[npts] < 0: data[npts] = -data[npts]
[c6f95bb]217                err_y[i_q] += frac * frac * data[npts]
[095ab1b]218            else:
219                err_y[i_q] += frac * frac * err_data[npts] * err_data[npts]
220            y_counts[i_q]  += frac
[8ba103f]221               
[095ab1b]222        # Average the sums       
223        for n in range(nbins):
224            err_y[n] = math.sqrt(err_y[n])
225         
[a7a5886]226        err_y = err_y / y_counts
227        y    = y / y_counts
[70975f3]228       
[a7a5886]229        idx = (numpy.isfinite(y) & numpy.isfinite(x)) 
[095ab1b]230       
231        if not idx.any(): 
[a7a5886]232            msg = "Average Error: No points inside ROI to average..." 
233            raise ValueError, msg
234        #elif len(y[idx])!= nbins:
235        #    msg = "empty bin(s) due to tight binning..."
236        #    print "resulted",nbins- len(y[idx]), msg
[095ab1b]237        return Data1D(x=x[idx], y=y[idx], dy=err_y[idx])
[70975f3]238       
239class SlabY(_Slab):
240    """
[0997158f]241    Compute average I(Qy) for a region of interest
[70975f3]242    """
243    def __call__(self, data2D):
244        """
[0997158f]245        Compute average I(Qy) for a region of interest
246         
247        :param data2D: Data2D object
248       
249        :return: Data1D object
[70975f3]250        """
251        return self._avg(data2D, 'y')
252       
253class SlabX(_Slab):
254    """
[0997158f]255    Compute average I(Qx) for a region of interest
[70975f3]256    """
257    def __call__(self, data2D):
258        """
[0997158f]259        Compute average I(Qx) for a region of interest
260         
261        :param data2D: Data2D object
262       
263        :return: Data1D object
264       
[70975f3]265        """
266        return self._avg(data2D, 'x') 
[f8d0ee7]267       
268class Boxsum(object):
269    """
[0997158f]270    Perform the sum of counts in a 2D region of interest.
[f8d0ee7]271    """
272    def __init__(self, x_min=0.0, x_max=0.0, y_min=0.0, y_max=0.0):
273        # Minimum Qx value [A-1]
274        self.x_min = x_min
275        # Maximum Qx value [A-1]
276        self.x_max = x_max
277        # Minimum Qy value [A-1]
278        self.y_min = y_min
279        # Maximum Qy value [A-1]
280        self.y_max = y_max
281
282    def __call__(self, data2D):
283        """
[0997158f]284        Perform the sum in the region of interest
285         
286        :param data2D: Data2D object
287       
288        :return: number of counts, error on number of counts
289       
[f8d0ee7]290        """
291        y, err_y, y_counts = self._sum(data2D)
292       
293        # Average the sums
[a7a5886]294        counts = 0 if y_counts == 0 else y
295        error  = 0 if y_counts == 0 else math.sqrt(err_y)
[f8d0ee7]296       
297        return counts, error
298       
299    def _sum(self, data2D):
300        """
[0997158f]301        Perform the sum in the region of interest
302       
303        :param data2D: Data2D object
304       
[a7a5886]305        :return: number of counts,
306            error on number of counts, number of entries summed
[0997158f]307       
[f8d0ee7]308        """
309        if len(data2D.detector) != 1:
[a7a5886]310            msg = "Circular averaging: invalid number "
311            msg += "of detectors: %g" % len(data2D.detector)
312            raise RuntimeError, msg
[095ab1b]313        # Get data
[c6f95bb]314        data = data2D.data[numpy.isfinite(data2D.data)]
315        q_data = data2D.q_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
316        err_data = data2D.err_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
317        qx_data = data2D.qx_data[numpy.isfinite(data2D.data)] 
318        qy_data = data2D.qy_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
[095ab1b]319   
[f8d0ee7]320        y  = 0.0
321        err_y = 0.0
322        y_counts = 0.0
323
[095ab1b]324        # Average pixelsize in q space                                               
325        for npts in range(len(data)): 
326            # default frac                                               
327            frac_x = 0 
328            frac_y = 0                 
329           
330            # get min and max at each points
331            qx = qx_data[npts]
332            qy = qy_data[npts]
333           
334            # get the ROI
335            if self.x_min <= qx and self.x_max > qx:
336                frac_x = 1
337            if self.y_min <= qy and self.y_max > qy:
338                frac_y = 1
339            #Find the fraction along each directions           
340            frac = frac_x * frac_y
[a7a5886]341            if frac == 0:
342                continue
[095ab1b]343            y += frac * data[npts]
[a7a5886]344            if err_data == None or err_data[npts] == 0.0:
345                if data[npts] < 0:
346                    data[npts] = -data[npts]
[c6f95bb]347                err_y += frac * frac * data[npts]
[095ab1b]348            else:
349                err_y += frac * frac * err_data[npts] * err_data[npts]
[a7a5886]350            y_counts += frac     
[f8d0ee7]351        return y, err_y, y_counts
[095ab1b]352
353
[f8d0ee7]354     
355class Boxavg(Boxsum):
356    """
[0997158f]357    Perform the average of counts in a 2D region of interest.
[f8d0ee7]358    """
359    def __init__(self, x_min=0.0, x_max=0.0, y_min=0.0, y_max=0.0):
[a7a5886]360        super(Boxavg, self).__init__(x_min=x_min, x_max=x_max,
361                                      y_min=y_min, y_max=y_max)
[f8d0ee7]362
363    def __call__(self, data2D):
364        """
[0997158f]365        Perform the sum in the region of interest
366         
367        :param data2D: Data2D object
368       
369        :return: average counts, error on average counts
370       
[f8d0ee7]371        """
372        y, err_y, y_counts = self._sum(data2D)
373       
374        # Average the sums
[a7a5886]375        counts = 0 if y_counts == 0 else y/y_counts
376        error  = 0 if y_counts == 0 else math.sqrt(err_y)/y_counts
[f8d0ee7]377       
378        return counts, error
379       
380def get_pixel_fraction_square(x, xmin, xmax):
381    """
[0997158f]382    Return the fraction of the length
383    from xmin to x.::
384   
385     
386           A            B
387       +-----------+---------+
388       xmin        x         xmax
389     
390    :param x: x-value
391    :param xmin: minimum x for the length considered
392    :param xmax: minimum x for the length considered
393   
394    :return: (x-xmin)/(xmax-xmin) when xmin < x < xmax
395   
[f8d0ee7]396    """
[a7a5886]397    if x <= xmin:
[f8d0ee7]398        return 0.0
[a7a5886]399    if x > xmin and x < xmax:
400        return (x - xmin) / (xmax - xmin)
[f8d0ee7]401    else:
402        return 1.0
403
[76e2369]404
405class CircularAverage(object):
406    """
[0997158f]407    Perform circular averaging on 2D data
408   
409    The data returned is the distribution of counts
410    as a function of Q
[76e2369]411    """
[095ab1b]412    def __init__(self, r_min=0.0, r_max=0.0, bin_width=0.0005):
[76e2369]413        # Minimum radius included in the average [A-1]
414        self.r_min = r_min
415        # Maximum radius included in the average [A-1]
416        self.r_max = r_max
417        # Bin width (step size) [A-1]
418        self.bin_width = bin_width
419
420    def __call__(self, data2D):
421        """
[0997158f]422        Perform circular averaging on the data
423       
424        :param data2D: Data2D object
425       
426        :return: Data1D object
[76e2369]427        """
[095ab1b]428        # Get data
[c6f95bb]429        data = data2D.data[numpy.isfinite(data2D.data)]
430        q_data = data2D.q_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
431        err_data = data2D.err_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
[095ab1b]432   
433        q_data_max = numpy.max(q_data)
434
435        if len(data2D.q_data) == None:
[a7a5886]436            msg = "Circular averaging: invalid q_data: %g" % data2D.q_data
437            raise RuntimeError, msg
[095ab1b]438
[76e2369]439        # Build array of Q intervals
[a7a5886]440        nbins = int(math.ceil((self.r_max - self.r_min) / self.bin_width))
441        qbins = self.bin_width * numpy.arange(nbins) + self.r_min
[095ab1b]442
[76e2369]443        x  = numpy.zeros(nbins)
444        y  = numpy.zeros(nbins)
445        err_y = numpy.zeros(nbins)
446        y_counts = numpy.zeros(nbins)
[095ab1b]447
448        for npt in range(len(data)):         
449            frac = 0
[76e2369]450           
[095ab1b]451            # q-value at the pixel (j,i)
[a7a5886]452            q_value = q_data[npt] 
[095ab1b]453            data_n = data[npt]               
[3c67340]454           
[095ab1b]455            ## No need to calculate the frac when all data are within range
456            if self.r_min >= self.r_max:
[a7a5886]457                raise ValueError, "Limit Error: min > max" 
[76e2369]458           
[a7a5886]459            if self.r_min <= q_value and q_value <= self.r_max:
460                frac = 1                       
461            if frac == 0:
462                continue 
463            i_q = int(math.floor((q_value - self.r_min) / self.bin_width))   
[095ab1b]464
465            # Take care of the edge case at phi = 2pi.
466            if i_q == nbins: 
[a7a5886]467                i_q = nbins -1             
[095ab1b]468            y[i_q] += frac * data_n
469
[a7a5886]470            if err_data == None or err_data[npt] == 0.0:
471                if data_n < 0:
472                    data_n = -data_n
[c6f95bb]473                err_y[i_q] += frac * frac * data_n
[8ba103f]474            else:
[095ab1b]475                err_y[i_q] += frac * frac * err_data[npt] * err_data[npt]
476            y_counts[i_q]  += frac
477       
478        ## x should be the center value of each bins       
[a7a5886]479        x = qbins + self.bin_width / 2 
[095ab1b]480       
481        # Average the sums       
482        for n in range(nbins):
[a7a5886]483            if err_y[n] < 0: err_y[n] = -err_y[n]
[095ab1b]484            err_y[n] = math.sqrt(err_y[n])
485                     
[a7a5886]486        err_y = err_y / y_counts
487        y    = y / y_counts
488        idx = (numpy.isfinite(y)) & (numpy.isfinite(x)) 
[095ab1b]489       
490        if not idx.any(): 
[a7a5886]491            msg = "Average Error: No points inside ROI to average..." 
492            raise ValueError, msg
493        #elif len(y[idx])!= nbins:
494        #    print "resulted",nbins- len(y[idx])
495        #,"empty bin(s) due to tight binning..."
[095ab1b]496        return Data1D(x=x[idx], y=y[idx], dy=err_y[idx])
[76e2369]497   
498
499class Ring(object):
500    """
[0997158f]501    Defines a ring on a 2D data set.
502    The ring is defined by r_min, r_max, and
503    the position of the center of the ring.
504   
505    The data returned is the distribution of counts
506    around the ring as a function of phi.
507   
508    Phi_min and phi_max should be defined between 0 and 2*pi
509    in anti-clockwise starting from the x- axis on the left-hand side
[76e2369]510    """
[095ab1b]511    #Todo: remove center.
[a7a5886]512    def __init__(self, r_min=0, r_max=0, center_x=0, center_y=0, nbins=20):
[76e2369]513        # Minimum radius
514        self.r_min = r_min
515        # Maximum radius
516        self.r_max = r_max
517        # Center of the ring in x
518        self.center_x = center_x
519        # Center of the ring in y
520        self.center_y = center_y
521        # Number of angular bins
[8ba103f]522        self.nbins_phi = nbins
[76e2369]523       
524    def __call__(self, data2D):
525        """
[0997158f]526        Apply the ring to the data set.
527        Returns the angular distribution for a given q range
528       
529        :param data2D: Data2D object
530       
531        :return: Data1D object
[76e2369]532        """
533        if data2D.__class__.__name__ not in ["Data2D", "plottable_2D"]:
534            raise RuntimeError, "Ring averaging only take plottable_2D objects"
535       
[095ab1b]536        Pi = math.pi
537 
538        # Get data
[c6f95bb]539        data = data2D.data[numpy.isfinite(data2D.data)]
540        q_data = data2D.q_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
541        err_data = data2D.err_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
542        qx_data = data2D.qx_data[numpy.isfinite(data2D.data)] 
543        qy_data = data2D.qy_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
544       
[095ab1b]545        q_data_max = numpy.max(q_data)
546       
547        # Set space for 1d outputs
[76e2369]548        phi_bins   = numpy.zeros(self.nbins_phi)
549        phi_counts = numpy.zeros(self.nbins_phi)
550        phi_values = numpy.zeros(self.nbins_phi)
551        phi_err    = numpy.zeros(self.nbins_phi)
552       
[095ab1b]553        for npt in range(len(data)):         
554            frac = 0
555            # q-value at the point (npt)
556            q_value = q_data[npt]
557            data_n = data[npt]   
558                       
559            # phi-value at the point (npt)
[a7a5886]560            phi_value = math.atan2(qy_data[npt], qx_data[npt]) + Pi
[76e2369]561           
[a7a5886]562            if self.r_min <= q_value and q_value <= self.r_max:
563                frac = 1                       
564            if frac == 0:
565                continue
[095ab1b]566            # binning           
[a7a5886]567            i_phi = int(math.floor((self.nbins_phi) * phi_value / (2 * Pi)))
[76e2369]568           
[095ab1b]569            # Take care of the edge case at phi = 2pi.
570            if i_phi == self.nbins_phi: 
[a7a5886]571                i_phi =  self.nbins_phi - 1                           
[095ab1b]572            phi_bins[i_phi] += frac * data[npt]
[76e2369]573           
[a7a5886]574            if err_data == None or err_data[npt] == 0.0:
575                if data_n < 0:
576                    data_n = -data_n
[095ab1b]577                phi_err[i_phi] += frac * frac * math.fabs(data_n)
578            else:
[a7a5886]579                phi_err[i_phi] += frac * frac * err_data[npt] * err_data[npt]
[095ab1b]580            phi_counts[i_phi] += frac
581                         
[76e2369]582        for i in range(self.nbins_phi):
583            phi_bins[i] = phi_bins[i] / phi_counts[i]
584            phi_err[i] = math.sqrt(phi_err[i]) / phi_counts[i]
[a7a5886]585            phi_values[i] = 2.0 * math.pi / self.nbins_phi * (1.0 * i + 0.5)
[76e2369]586           
[095ab1b]587        idx = (numpy.isfinite(phi_bins)) 
588
[a7a5886]589        if not idx.any():
590            msg = "Average Error: No points inside ROI to average..." 
591            raise ValueError, msg
592        #elif len(phi_bins[idx])!= self.nbins_phi:
593        #    print "resulted",self.nbins_phi- len(phi_bins[idx])
594        #,"empty bin(s) due to tight binning..."
[095ab1b]595        return Data1D(x=phi_values[idx], y=phi_bins[idx], dy=phi_err[idx])
[76e2369]596   
597def get_pixel_fraction(qmax, q_00, q_01, q_10, q_11):
598    """
[0997158f]599    Returns the fraction of the pixel defined by
600    the four corners (q_00, q_01, q_10, q_11) that
601    has q < qmax.::
602   
[76e2369]603                q_01                q_11
604        y=1         +--------------+
605                    |              |
606                    |              |
607                    |              |
608        y=0         +--------------+
[bb0b12c]609                q_00                q_10
[76e2369]610       
611                    x=0            x=1
[0997158f]612   
[76e2369]613    """
614    # y side for x = minx
615    x_0 = get_intercept(qmax, q_00, q_01)
616    # y side for x = maxx
617    x_1 = get_intercept(qmax, q_10, q_11)
618   
619    # x side for y = miny
620    y_0 = get_intercept(qmax, q_00, q_10)
621    # x side for y = maxy
622    y_1 = get_intercept(qmax, q_01, q_11)
623   
624    # surface fraction for a 1x1 pixel
625    frac_max = 0
626   
627    if x_0 and x_1:
[a7a5886]628        frac_max = (x_0 + x_1) / 2.0
[76e2369]629    elif y_0 and y_1:
[a7a5886]630        frac_max = (y_0 + y_1) / 2.0
[76e2369]631    elif x_0 and y_0:
632        if q_00 < q_10:
[a7a5886]633            frac_max = x_0 * y_0 / 2.0
[76e2369]634        else:
[a7a5886]635            frac_max = 1.0 - x_0 * y_0 / 2.0
[76e2369]636    elif x_0 and y_1:
637        if q_00 < q_10:
[a7a5886]638            frac_max = x_0 * y_1 / 2.0
[76e2369]639        else:
[a7a5886]640            frac_max = 1.0 - x_0 * y_1 / 2.0
[76e2369]641    elif x_1 and y_0:
642        if q_00 > q_10:
[a7a5886]643            frac_max = x_1 * y_0 / 2.0
[76e2369]644        else:
[a7a5886]645            frac_max = 1.0 - x_1 * y_0 / 2.0
[76e2369]646    elif x_1 and y_1:
647        if q_00 < q_10:
[a7a5886]648            frac_max = 1.0 - (1.0 - x_1) * (1.0 - y_1) / 2.0
[76e2369]649        else:
[a7a5886]650            frac_max = (1.0 - x_1) * (1.0 - y_1) / 2.0
[76e2369]651           
652    # If we make it here, there is no intercept between
653    # this pixel and the constant-q ring. We only need
654    # to know if we have to include it or exclude it.
[a7a5886]655    elif (q_00 + q_01 + q_10 + q_11)/4.0 < qmax:
[76e2369]656        frac_max = 1.0
[095ab1b]657
[76e2369]658    return frac_max
659             
660def get_intercept(q, q_0, q_1):
661    """
[0997158f]662    Returns the fraction of the side at which the
663    q-value intercept the pixel, None otherwise.
664    The values returned is the fraction ON THE SIDE
665    OF THE LOWEST Q. ::
666   
667   
668            A           B   
669        +-----------+--------+    <--- pixel size
670        0                    1     
671        Q_0 -------- Q ----- Q_1   <--- equivalent Q range
[76e2369]672        if Q_1 > Q_0, A is returned
673        if Q_1 < Q_0, B is returned
674        if Q is outside the range of [Q_0, Q_1], None is returned
675         
676    """
677    if q_1 > q_0:
678        if (q > q_0 and q <= q_1):
[a7a5886]679            return (q - q_0)/(q_1 - q_0)   
[76e2369]680    else:
681        if (q > q_1 and q <= q_0):
[a7a5886]682            return (q - q_1)/(q_0 - q_1)
[76e2369]683    return None
[095ab1b]684     
[fb198a9]685class _Sector:
686    """
[0997158f]687    Defines a sector region on a 2D data set.
688    The sector is defined by r_min, r_max, phi_min, phi_max,
689    and the position of the center of the ring
[a7a5886]690    where phi_min and phi_max are defined by the right
691    and left lines wrt central line
[0997158f]692    and phi_max could be less than phi_min.
693   
[a7a5886]694    Phi is defined between 0 and 2*pi in anti-clockwise
695    starting from the x- axis on the left-hand side
[fb198a9]696    """
[a7a5886]697    def __init__(self, r_min, r_max, phi_min=0, phi_max=2*math.pi, nbins=20):
[fb198a9]698        self.r_min = r_min
699        self.r_max = r_max
700        self.phi_min = phi_min
701        self.phi_max = phi_max
702        self.nbins = nbins
703       
[095ab1b]704   
[fb198a9]705    def _agv(self, data2D, run='phi'):
706        """
[0997158f]707        Perform sector averaging.
708       
709        :param data2D: Data2D object
710        :param run:  define the varying parameter ('phi' , 'q' , or 'q2')
711       
712        :return: Data1D object
[fb198a9]713        """
714        if data2D.__class__.__name__ not in ["Data2D", "plottable_2D"]:
715            raise RuntimeError, "Ring averaging only take plottable_2D objects"
[095ab1b]716        Pi = math.pi
[c6f95bb]717
[095ab1b]718        # Get the all data & info
[c6f95bb]719        data = data2D.data[numpy.isfinite(data2D.data)]
720        q_data = data2D.q_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
721        err_data = data2D.err_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
722        qx_data = data2D.qx_data[numpy.isfinite(data2D.data)] 
723        qy_data = data2D.qy_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
[095ab1b]724       
725        #set space for 1d outputs
726        x        = numpy.zeros(self.nbins)
[fb198a9]727        y        = numpy.zeros(self.nbins)
[095ab1b]728        y_err    = numpy.zeros(self.nbins)         
[fb198a9]729        y_counts = numpy.zeros(self.nbins)
[095ab1b]730                     
731        # Get the min and max into the region: 0 <= phi < 2Pi
732        phi_min = flip_phi(self.phi_min)
733        phi_max = flip_phi(self.phi_max)
[bb0b12c]734       
[095ab1b]735        q_data_max = numpy.max(q_data)
736                     
737        for n in range(len(data)):     
[a7a5886]738            frac = 0
739           
740            # q-value at the pixel (j,i)
741            q_value = q_data[n]
742            data_n = data[n]
743           
744            # Is pixel within range?
745            is_in = False
746           
747            # phi-value of the pixel (j,i)
748            phi_value = math.atan2(qy_data[n], qx_data[n]) + Pi
749           
750            ## No need to calculate the frac when all data are within range
751            if self.r_min <= q_value and q_value <= self.r_max:
752                frac = 1                       
753            if frac == 0:
754                continue
755            #In case of two ROIs (symmetric major and minor regions)(for 'q2')
756            if run.lower()=='q2':
757                ## For minor sector wing
758                # Calculate the minor wing phis
759                phi_min_minor = flip_phi(phi_min - Pi)
760                phi_max_minor = flip_phi(phi_max - Pi)
761                # Check if phis of the minor ring is within 0 to 2pi
762                if phi_min_minor > phi_max_minor:
763                    is_in = (phi_value > phi_min_minor or \
764                              phi_value < phi_max_minor)
765                else:
766                    is_in = (phi_value > phi_min_minor and \
767                              phi_value < phi_max_minor)
[3c67340]768
[a7a5886]769            #For all cases(i.e.,for 'q', 'q2', and 'phi')
770            #Find pixels within ROI 
771            if phi_min > phi_max: 
772                is_in = is_in or (phi_value > phi_min or \
773                                   phi_value < phi_max)         
774            else:
775                is_in = is_in or (phi_value >= phi_min  and \
776                                    phi_value < phi_max)
777           
778            if not is_in:
779                frac = 0                                                       
780            if frac == 0:
781                continue
782            # Check which type of averaging we need
783            if run.lower() == 'phi': 
784                temp_x = (self.nbins) * (phi_value - self.phi_min)
785                temp_y = (self.phi_max - self.phi_min)
786                i_bin = int(math.floor(temp_x / temp_y))
787            else:
788                temp_x = (self.nbins) * (q_value - self.r_min)
[ec3959ab]789                temp_y = (self.r_max - self.r_min)
[a7a5886]790                i_bin = int(math.floor(temp_x / temp_y))
[bb0b12c]791
[a7a5886]792            # Take care of the edge case at phi = 2pi.
793            if i_bin == self.nbins: 
794                i_bin =  self.nbins - 1
[095ab1b]795               
[a7a5886]796            ## Get the total y         
797            y[i_bin] += frac * data_n
[095ab1b]798
[a7a5886]799            if err_data == None or err_data[n] == 0.0:
800                if data_n < 0:
801                    data_n = -data_n
802                y_err[i_bin] += frac * frac * data_n
803            else:
804                y_err[i_bin] += frac * frac * err_data[n] * err_data[n]
805            y_counts[i_bin] += frac
806   
[095ab1b]807        # Organize the results
[fb198a9]808        for i in range(self.nbins):
809            y[i] = y[i] / y_counts[i]
810            y_err[i] = math.sqrt(y_err[i]) / y_counts[i]
811           
[095ab1b]812            # The type of averaging: phi,q2, or q
813            # Calculate x[i]should be at the center of the bin
[12c5b87]814            if run.lower()=='phi':               
815                x[i] = (self.phi_max - self.phi_min) / self.nbins * \
816                    (1.0 * i + 0.5) + self.phi_min
[095ab1b]817            else:
[12c5b87]818                x[i] = (self.r_max - self.r_min) / self.nbins * \
819                    (1.0 * i + 0.5) + self.r_min
[095ab1b]820               
[a7a5886]821        idx = (numpy.isfinite(y) & numpy.isfinite(y_err))
822       
823        if not idx.any():
824            msg = "Average Error: No points inside sector of ROI to average..." 
825            raise ValueError, msg
826        #elif len(y[idx])!= self.nbins:
827        #    print "resulted",self.nbins- len(y[idx]),
828        #"empty bin(s) due to tight binning..."
[095ab1b]829        return Data1D(x=x[idx], y=y[idx], dy=y_err[idx])
[fb198a9]830               
[2e83ff3]831class SectorPhi(_Sector):
832    """
[0997158f]833    Sector average as a function of phi.
834    I(phi) is return and the data is averaged over Q.
835   
836    A sector is defined by r_min, r_max, phi_min, phi_max.
837    The number of bin in phi also has to be defined.
[2e83ff3]838    """
839    def __call__(self, data2D):
840        """
[0997158f]841        Perform sector average and return I(phi).
842       
843        :param data2D: Data2D object
844        :return: Data1D object
[2e83ff3]845        """
[c6f95bb]846
[2e83ff3]847        return self._agv(data2D, 'phi')
[fb198a9]848   
849class SectorQ(_Sector):
850    """
[0997158f]851    Sector average as a function of Q for both symatric wings.
852    I(Q) is return and the data is averaged over phi.
853   
854    A sector is defined by r_min, r_max, phi_min, phi_max.
855    r_min, r_max, phi_min, phi_max >0. 
856    The number of bin in Q also has to be defined.
[fb198a9]857    """
858    def __call__(self, data2D):
859        """
[0997158f]860        Perform sector average and return I(Q).
861       
862        :param data2D: Data2D object
863       
864        :return: Data1D object
[fb198a9]865        """
866        return self._agv(data2D, 'q2')
[c6f95bb]867
[f265927]868class Ringcut(object):
869    """
[0997158f]870    Defines a ring on a 2D data set.
871    The ring is defined by r_min, r_max, and
872    the position of the center of the ring.
873   
874    The data returned is the region inside the ring
875   
876    Phi_min and phi_max should be defined between 0 and 2*pi
877    in anti-clockwise starting from the x- axis on the left-hand side
[f265927]878    """
879    def __init__(self, r_min=0, r_max=0, center_x=0, center_y=0 ):
880        # Minimum radius
881        self.r_min = r_min
882        # Maximum radius
883        self.r_max = r_max
884        # Center of the ring in x
885        self.center_x = center_x
886        # Center of the ring in y
887        self.center_y = center_y
888
889       
890    def __call__(self, data2D):
891        """
[0997158f]892        Apply the ring to the data set.
893        Returns the angular distribution for a given q range
894       
895        :param data2D: Data2D object
896       
897        :return: index array in the range
[f265927]898        """
899        if data2D.__class__.__name__ not in ["Data2D", "plottable_2D"]:
900            raise RuntimeError, "Ring cut only take plottable_2D objects"
901
902        # Get data
903        qx_data = data2D.qx_data
904        qy_data = data2D.qy_data
905        mask = data2D.mask
[a7a5886]906        q_data = numpy.sqrt(qx_data * qx_data + qy_data * qy_data)
[f265927]907        #q_data_max = numpy.max(q_data)
908
909        # check whether or not the data point is inside ROI
910        out = (self.r_min <= q_data) & (self.r_max >= q_data)
911
912        return (out)
913       
914
[c6f95bb]915class Boxcut(object):
916    """
[0997158f]917    Find a rectangular 2D region of interest.
[c6f95bb]918    """
919    def __init__(self, x_min=0.0, x_max=0.0, y_min=0.0, y_max=0.0):
920        # Minimum Qx value [A-1]
921        self.x_min = x_min
922        # Maximum Qx value [A-1]
923        self.x_max = x_max
924        # Minimum Qy value [A-1]
925        self.y_min = y_min
926        # Maximum Qy value [A-1]
927        self.y_max = y_max
928
929    def __call__(self, data2D):
930        """
[0997158f]931       Find a rectangular 2D region of interest.
932         
933       :param data2D: Data2D object
934       :return: mask, 1d array (len = len(data))
935           with Trues where the data points are inside ROI, otherwise False
[c6f95bb]936        """
937        mask = self._find(data2D)
938       
939        return mask
940       
941    def _find(self, data2D):
942        """
[0997158f]943        Find a rectangular 2D region of interest.
944       
945        :param data2D: Data2D object
946       
947        :return: out, 1d array (length = len(data))
948           with Trues where the data points are inside ROI, otherwise Falses
[c6f95bb]949        """
950        if data2D.__class__.__name__ not in ["Data2D", "plottable_2D"]:
951            raise RuntimeError, "Boxcut take only plottable_2D objects"
952        # Get qx_ and qy_data
953        qx_data = data2D.qx_data
954        qy_data = data2D.qy_data
[f265927]955        mask = data2D.mask
[c6f95bb]956       
957        # check whether or not the data point is inside ROI
[f265927]958        outx = (self.x_min <= qx_data) & (self.x_max > qx_data)
959        outy = (self.y_min <= qy_data) & (self.y_max > qy_data)
[c6f95bb]960
961        return (outx & outy)
962
963class Sectorcut(object):
964    """
[0997158f]965    Defines a sector (major + minor) region on a 2D data set.
966    The sector is defined by phi_min, phi_max,
[a7a5886]967    where phi_min and phi_max are defined by the right
968    and left lines wrt central line.
[0997158f]969   
970    Phi_min and phi_max are given in units of radian
971    and (phi_max-phi_min) should not be larger than pi
[c6f95bb]972    """
[a7a5886]973    def __init__(self, phi_min=0, phi_max=math.pi):
[c6f95bb]974        self.phi_min = phi_min
975        self.phi_max = phi_max
976             
977    def __call__(self, data2D):
978        """
[0997158f]979        Find a rectangular 2D region of interest.
980       
981        :param data2D: Data2D object
982       
983        :return: mask, 1d array (len = len(data))
984       
985        with Trues where the data points are inside ROI, otherwise False
[c6f95bb]986        """
987        mask = self._find(data2D)
988       
989        return mask
990       
991    def _find(self, data2D):
992        """
[0997158f]993        Find a rectangular 2D region of interest.
994       
995        :param data2D: Data2D object
996       
997        :return: out, 1d array (length = len(data))
998       
999        with Trues where the data points are inside ROI, otherwise Falses
[c6f95bb]1000        """
1001        if data2D.__class__.__name__ not in ["Data2D", "plottable_2D"]:
1002            raise RuntimeError, "Sectorcut take only plottable_2D objects" 
1003        Pi = math.pi
1004        # Get data
1005        qx_data = data2D.qx_data
1006        qy_data = data2D.qy_data       
1007        phi_data = numpy.zeros(len(qx_data))
1008
1009        # get phi from data
[f265927]1010        phi_data = numpy.arctan2(qy_data, qx_data)
1011       
1012        # Get the min and max into the region: -pi <= phi < Pi
[a7a5886]1013        phi_min_major = flip_phi(self.phi_min + Pi) - Pi
1014        phi_max_major = flip_phi(self.phi_max + Pi) - Pi 
[c6f95bb]1015        # check for major sector
[f265927]1016        if phi_min_major > phi_max_major:
1017            out_major = (phi_min_major <= phi_data) + (phi_max_major > phi_data)
[c6f95bb]1018        else:
[f265927]1019            out_major = (phi_min_major <= phi_data) & (phi_max_major > phi_data)
1020         
[c6f95bb]1021        # minor sector
1022        # Get the min and max into the region: -pi <= phi < Pi
[a7a5886]1023        phi_min_minor = flip_phi(self.phi_min) - Pi
1024        phi_max_minor = flip_phi(self.phi_max) - Pi
[c6f95bb]1025             
1026        # check for minor sector
1027        if phi_min_minor > phi_max_minor:
[a7a5886]1028            out_minor = (phi_min_minor <= phi_data) + \
1029                            (phi_max_minor >= phi_data) 
[c6f95bb]1030        else:
[a7a5886]1031            out_minor = (phi_min_minor <= phi_data) & \
1032                            (phi_max_minor >= phi_data) 
[c6f95bb]1033        out = out_major + out_minor
[f265927]1034       
[c6f95bb]1035        return out
1036
[76e2369]1037if __name__ == "__main__": 
1038
1039    from loader import Loader
1040   
1041
[f8d0ee7]1042    d = Loader().load('test/MAR07232_rest.ASC')
1043    #d = Loader().load('test/MP_New.sans')
[76e2369]1044
1045   
[d9629c53]1046    r = SectorQ(r_min=.000001, r_max=.01, phi_min=0.0, phi_max=2*math.pi)
[f8d0ee7]1047    o = r(d)
1048   
[d9629c53]1049    s = Ring(r_min=.000001, r_max=.01) 
[2e83ff3]1050    p = s(d)
[70975f3]1051   
1052    for i in range(len(o.x)):
1053        print o.x[i], o.y[i], o.dy[i]
[76e2369]1054   
1055 
1056   
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.