source: sasview/sansdataloader/src/sans/dataloader/manipulations.py @ dacf52f

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 dacf52f was f60a8c2, checked in by Mathieu Doucet <doucetm@…>, 13 years ago

Pep-8-ification

  • Property mode set to 100644
File size: 40.1 KB
Line 
1"""
2Data manipulations for 2D data sets.
3Using the meta data information, various types of averaging
4are performed in Q-space
5"""
6#####################################################################
7#This software was developed by the University of Tennessee as part of the
8#Distributed Data Analysis of Neutron Scattering Experiments (DANSE)
9#project funded by the US National Science Foundation.
10#See the license text in license.txt
11#copyright 2008, University of Tennessee
12######################################################################
13
14#TODO: copy the meta data from the 2D object to the resulting 1D object
15import math
16import numpy
17
18#from data_info import plottable_2D
19from data_info import Data1D
20
21
22def get_q(dx, dy, det_dist, wavelength):
23    """
24    :param dx: x-distance from beam center [mm]
25    :param dy: y-distance from beam center [mm]
26   
27    :return: q-value at the given position
28    """
29    # Distance from beam center in the plane of detector
30    plane_dist = math.sqrt(dx*dx + dy*dy)
31    # Half of the scattering angle
32    theta = 0.5 * math.atan(plane_dist/det_dist)
33    return (4.0 * math.pi/wavelength) * math.sin(theta)
34
35
36def get_q_compo(dx, dy, det_dist, wavelength, compo=None):
37    """
38    This reduces tiny error at very large q.
39    Implementation of this func is not started yet.<--ToDo
40    """
41    if dy == 0:
42        if dx >= 0:
43            angle_xy = 0
44        else:
45            angle_xy = math.pi
46    else:
47        angle_xy = math.atan(dx/dy)
48       
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)
53    else:
54        out = get_q(dx, dy, det_dist, wavelength)
55    return out
56
57
58def flip_phi(phi):
59    """
60    Correct phi to within the 0 <= to <= 2pi range
61   
62    :return: phi in >=0 and <=2Pi
63    """
64    Pi = math.pi
65    if phi < 0:
66        phi_out = phi + (2 * Pi)
67    elif phi > (2 * Pi):
68        phi_out = phi - (2 * Pi)
69    else:
70        phi_out = phi
71    return phi_out
72
73
74def reader2D_converter(data2d=None):
75    """
76    convert old 2d format opened by IhorReader or danse_reader
77    to new Data2D format
78   
79    :param data2d: 2d array of Data2D object
80   
81    :return: 1d arrays of Data2D object
82   
83    """
84    if data2d.data == None or data2d.x_bins == None or data2d.y_bins == None:
85        raise ValueError, "Can't convert this data: data=None..."
86   
87    from sans.dataloader.data_info import Data2D
88
89    new_x = numpy.tile(data2d.x_bins, (len(data2d.y_bins), 1))
90    new_y = numpy.tile(data2d.y_bins, (len(data2d.x_bins), 1))
91    new_y = new_y.swapaxes(0, 1)
92
93    new_data = data2d.data.flatten()
94    qx_data = new_x.flatten()
95    qy_data = new_y.flatten()
96    q_data = numpy.sqrt(qx_data*qx_data + qy_data*qy_data)
97    if data2d.err_data == None or numpy.any(data2d.err_data <= 0):
98        new_err_data = numpy.sqrt(numpy.abs(new_data))
99    else:
100        new_err_data = data2d.err_data.flatten()
101    mask = numpy.ones(len(new_data), dtype=bool)
102
103    #TODO: make sense of the following two lines...
104    output = Data2D()
105    output = data2d
106    output.data = new_data
107    output.err_data = new_err_data
108    output.qx_data = qx_data
109    output.qy_data = qy_data
110    output.q_data = q_data
111    output.mask = mask
112
113    return output
114
115
116class _Slab(object):
117    """
118    Compute average I(Q) for a region of interest
119    """
120    def __init__(self, x_min=0.0, x_max=0.0, y_min=0.0,
121                 y_max=0.0, bin_width=0.001):
122        # Minimum Qx value [A-1]
123        self.x_min = x_min
124        # Maximum Qx value [A-1]
125        self.x_max = x_max
126        # Minimum Qy value [A-1]
127        self.y_min = y_min
128        # Maximum Qy value [A-1]
129        self.y_max = y_max
130        # Bin width (step size) [A-1]
131        self.bin_width = bin_width
132        # If True, I(|Q|) will be return, otherwise,
133        # negative q-values are allowed
134        self.fold = False
135       
136    def __call__(self, data2D):
137        return NotImplemented
138       
139    def _avg(self, data2D, maj):
140        """
141        Compute average I(Q_maj) for a region of interest.
142        The major axis is defined as the axis of Q_maj.
143        The minor axis is the axis that we average over.
144         
145        :param data2D: Data2D object
146        :param maj_min: min value on the major axis
147       
148        :return: Data1D object
149        """
150        if len(data2D.detector) != 1:
151            msg = "_Slab._avg: invalid number of "
152            msg += " detectors: %g" % len(data2D.detector)
153            raise RuntimeError, msg
154       
155        # Get data
156        data = data2D.data[numpy.isfinite(data2D.data)]
157        q_data = data2D.q_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
158        err_data = data2D.err_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
159        qx_data = data2D.qx_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
160        qy_data = data2D.qy_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
161             
162        # Build array of Q intervals
163        if maj == 'x':
164            if self.fold:
165                x_min = 0
166            else:
167                x_min = self.x_min
168            nbins = int(math.ceil((self.x_max - x_min) / self.bin_width))
169            qbins = self.bin_width * numpy.arange(nbins) + x_min
170        elif maj == 'y':
171            if self.fold:
172                y_min = 0
173            else:
174                y_min = self.y_min
175            nbins = int(math.ceil((self.y_max - y_min)/self.bin_width))
176            qbins = self.bin_width * numpy.arange(nbins) + y_min
177        else:
178            raise RuntimeError, "_Slab._avg: unrecognized axis %s" % str(maj)
179                               
180        x = numpy.zeros(nbins)
181        y = numpy.zeros(nbins)
182        err_y = numpy.zeros(nbins)
183        y_counts = numpy.zeros(nbins)
184
185        # Average pixelsize in q space
186        for npts in range(len(data)):
187            # default frac
188            frac_x = 0
189            frac_y = 0
190            # get ROI
191            if self.x_min <= qx_data[npts] and self.x_max > qx_data[npts]:
192                frac_x = 1
193            if self.y_min <= qy_data[npts] and self.y_max > qy_data[npts]:
194                frac_y = 1
195            frac = frac_x * frac_y
196           
197            if frac == 0:
198                continue
199            # binning: find axis of q
200            if maj == 'x':
201                q_value = qx_data[npts]
202                min = x_min
203            if maj == 'y':
204                q_value = qy_data[npts]
205                min = y_min
206            if self.fold and q_value < 0:
207                q_value = -q_value
208            # bin
209            i_q = int(math.ceil((q_value - min) / self.bin_width)) - 1
210           
211            # skip outside of max bins
212            if i_q < 0 or i_q >= nbins:
213                continue
214           
215            #TODO: find better definition of x[i_q] based on q_data
216            x[i_q] += frac * q_value  # min + (i_q + 1) * self.bin_width / 2.0
217            y[i_q] += frac * data[npts]
218           
219            if err_data == None or err_data[npts] == 0.0:
220                if data[npts] < 0:
221                    data[npts] = -data[npts]
222                err_y[i_q] += frac * frac * data[npts]
223            else:
224                err_y[i_q] += frac * frac * err_data[npts] * err_data[npts]
225            y_counts[i_q] += frac
226               
227        # Average the sums
228        for n in range(nbins):
229            err_y[n] = math.sqrt(err_y[n])
230         
231        err_y = err_y / y_counts
232        y = y / y_counts
233        x = x / y_counts
234        idx = (numpy.isfinite(y) & numpy.isfinite(x))
235       
236        if not idx.any(): 
237            msg = "Average Error: No points inside ROI to average..."
238            raise ValueError, msg
239        #elif len(y[idx])!= nbins:
240        #    msg = "empty bin(s) due to tight binning..."
241        #    print "resulted",nbins- len(y[idx]), msg
242        return Data1D(x=x[idx], y=y[idx], dy=err_y[idx])
243       
244       
245class SlabY(_Slab):
246    """
247    Compute average I(Qy) for a region of interest
248    """
249    def __call__(self, data2D):
250        """
251        Compute average I(Qy) for a region of interest
252         
253        :param data2D: Data2D object
254       
255        :return: Data1D object
256        """
257        return self._avg(data2D, 'y')
258       
259       
260class SlabX(_Slab):
261    """
262    Compute average I(Qx) for a region of interest
263    """
264    def __call__(self, data2D):
265        """
266        Compute average I(Qx) for a region of interest
267         
268        :param data2D: Data2D object
269       
270        :return: Data1D object
271       
272        """
273        return self._avg(data2D, 'x')
274
275
276class Boxsum(object):
277    """
278    Perform the sum of counts in a 2D region of interest.
279    """
280    def __init__(self, x_min=0.0, x_max=0.0, y_min=0.0, y_max=0.0):
281        # Minimum Qx value [A-1]
282        self.x_min = x_min
283        # Maximum Qx value [A-1]
284        self.x_max = x_max
285        # Minimum Qy value [A-1]
286        self.y_min = y_min
287        # Maximum Qy value [A-1]
288        self.y_max = y_max
289
290    def __call__(self, data2D):
291        """
292        Perform the sum in the region of interest
293         
294        :param data2D: Data2D object
295       
296        :return: number of counts, error on number of counts
297       
298        """
299        y, err_y, y_counts = self._sum(data2D)
300       
301        # Average the sums
302        counts = 0 if y_counts == 0 else y
303        error = 0 if y_counts == 0 else math.sqrt(err_y)
304       
305        return counts, error
306       
307    def _sum(self, data2D):
308        """
309        Perform the sum in the region of interest
310       
311        :param data2D: Data2D object
312       
313        :return: number of counts,
314            error on number of counts, number of entries summed
315       
316        """
317        if len(data2D.detector) != 1:
318            msg = "Circular averaging: invalid number "
319            msg += "of detectors: %g" % len(data2D.detector)
320            raise RuntimeError, msg
321        # Get data
322        data = data2D.data[numpy.isfinite(data2D.data)]
323        q_data = data2D.q_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
324        err_data = data2D.err_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
325        qx_data = data2D.qx_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
326        qy_data = data2D.qy_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
327   
328        y = 0.0
329        err_y = 0.0
330        y_counts = 0.0
331
332        # Average pixelsize in q space
333        for npts in range(len(data)):
334            # default frac
335            frac_x = 0
336            frac_y = 0
337           
338            # get min and max at each points
339            qx = qx_data[npts]
340            qy = qy_data[npts]
341           
342            # get the ROI
343            if self.x_min <= qx and self.x_max > qx:
344                frac_x = 1
345            if self.y_min <= qy and self.y_max > qy:
346                frac_y = 1
347            #Find the fraction along each directions
348            frac = frac_x * frac_y
349            if frac == 0:
350                continue
351            y += frac * data[npts]
352            if err_data == None or err_data[npts] == 0.0:
353                if data[npts] < 0:
354                    data[npts] = -data[npts]
355                err_y += frac * frac * data[npts]
356            else:
357                err_y += frac * frac * err_data[npts] * err_data[npts]
358            y_counts += frac
359        return y, err_y, y_counts
360
361
362class Boxavg(Boxsum):
363    """
364    Perform the average of counts in a 2D region of interest.
365    """
366    def __init__(self, x_min=0.0, x_max=0.0, y_min=0.0, y_max=0.0):
367        super(Boxavg, self).__init__(x_min=x_min, x_max=x_max,
368                                      y_min=y_min, y_max=y_max)
369
370    def __call__(self, data2D):
371        """
372        Perform the sum in the region of interest
373         
374        :param data2D: Data2D object
375       
376        :return: average counts, error on average counts
377       
378        """
379        y, err_y, y_counts = self._sum(data2D)
380       
381        # Average the sums
382        counts = 0 if y_counts == 0 else y / y_counts
383        error = 0 if y_counts == 0 else math.sqrt(err_y) / y_counts
384       
385        return counts, error
386       
387       
388def get_pixel_fraction_square(x, xmin, xmax):
389    """
390    Return the fraction of the length
391    from xmin to x.::
392   
393     
394           A            B
395       +-----------+---------+
396       xmin        x         xmax
397     
398    :param x: x-value
399    :param xmin: minimum x for the length considered
400    :param xmax: minimum x for the length considered
401   
402    :return: (x-xmin)/(xmax-xmin) when xmin < x < xmax
403   
404    """
405    if x <= xmin:
406        return 0.0
407    if x > xmin and x < xmax:
408        return (x - xmin) / (xmax - xmin)
409    else:
410        return 1.0
411
412
413class CircularAverage(object):
414    """
415    Perform circular averaging on 2D data
416   
417    The data returned is the distribution of counts
418    as a function of Q
419    """
420    def __init__(self, r_min=0.0, r_max=0.0, bin_width=0.0005):
421        # Minimum radius included in the average [A-1]
422        self.r_min = r_min
423        # Maximum radius included in the average [A-1]
424        self.r_max = r_max
425        # Bin width (step size) [A-1]
426        self.bin_width = bin_width
427
428    def __call__(self, data2D, ismask=False):
429        """
430        Perform circular averaging on the data
431       
432        :param data2D: Data2D object
433       
434        :return: Data1D object
435        """
436        # Get data W/ finite values
437        data = data2D.data[numpy.isfinite(data2D.data)]
438        q_data = data2D.q_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
439        qx_data = data2D.qx_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
440        err_data = data2D.err_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
441        mask_data = data2D.mask[numpy.isfinite(data2D.data)]
442       
443        dq_data = None
444       
445        # Get the dq for resolution averaging
446        if data2D.dqx_data != None and data2D.dqy_data != None:
447            # The pinholes and det. pix contribution present
448            # in both direction of the 2D which must be subtracted when
449            # converting to 1D: dq_overlap should calculated ideally at
450            # q = 0. Note This method works on only pinhole geometry.
451            # Extrapolate dqx(r) and dqy(phi) at q = 0, and take an average.
452            z_max = max(data2D.q_data)
453            z_min = min(data2D.q_data)
454            x_max = data2D.dqx_data[data2D.q_data[z_max]]
455            x_min = data2D.dqx_data[data2D.q_data[z_min]]
456            y_max = data2D.dqy_data[data2D.q_data[z_max]]
457            y_min = data2D.dqy_data[data2D.q_data[z_min]]
458            # Find qdx at q = 0
459            dq_overlap_x = (x_min * z_max - x_max * z_min) / (z_max - z_min)
460            # when extrapolation goes wrong
461            if dq_overlap_x > min(data2D.dqx_data):
462                dq_overlap_x = min(data2D.dqx_data)
463            dq_overlap_x *= dq_overlap_x
464            # Find qdx at q = 0
465            dq_overlap_y = (y_min * z_max - y_max * z_min) / (z_max - z_min)
466            # when extrapolation goes wrong
467            if dq_overlap_y > min(data2D.dqy_data):
468                dq_overlap_y = min(data2D.dqy_data)
469            # get dq at q=0.
470            dq_overlap_y *= dq_overlap_y
471
472            dq_overlap = numpy.sqrt((dq_overlap_x + dq_overlap_y) / 2.0)
473            # Final protection of dq
474            if dq_overlap < 0:
475                dq_overlap = y_min
476            dqx_data = data2D.dqx_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
477            dqy_data = data2D.dqy_data[numpy.isfinite(data2D.data)] - dq_overlap
478            # def; dqx_data = dq_r dqy_data = dq_phi
479            # Convert dq 2D to 1D here
480            dqx = dqx_data * dqx_data
481            dqy = dqy_data * dqy_data
482            dq_data = numpy.add(dqx, dqy)
483            dq_data = numpy.sqrt(dq_data)
484           
485        #q_data_max = numpy.max(q_data)
486        if len(data2D.q_data) == None:
487            msg = "Circular averaging: invalid q_data: %g" % data2D.q_data
488            raise RuntimeError, msg
489
490        # Build array of Q intervals
491        nbins = int(math.ceil((self.r_max - self.r_min) / self.bin_width))
492        qbins = self.bin_width * numpy.arange(nbins) + self.r_min
493
494        x = numpy.zeros(nbins)
495        y = numpy.zeros(nbins)
496        err_y = numpy.zeros(nbins)
497        err_x = numpy.zeros(nbins)
498        y_counts = numpy.zeros(nbins)
499
500        for npt in range(len(data)):
501           
502            if ismask and not mask_data[npt]:
503                continue
504           
505            frac = 0
506           
507            # q-value at the pixel (j,i)
508            q_value = q_data[npt]
509            data_n = data[npt]
510           
511            ## No need to calculate the frac when all data are within range
512            if self.r_min >= self.r_max:
513                raise ValueError, "Limit Error: min > max"
514           
515            if self.r_min <= q_value and q_value <= self.r_max:
516                frac = 1
517            if frac == 0:
518                continue 
519            i_q = int(math.floor((q_value - self.r_min) / self.bin_width))
520
521            # Take care of the edge case at phi = 2pi.
522            if i_q == nbins:
523                i_q = nbins - 1
524            y[i_q] += frac * data_n
525            # Take dqs from data to get the q_average
526            x[i_q] += frac * q_value
527            if err_data == None or err_data[npt] == 0.0:
528                if data_n < 0:
529                    data_n = -data_n
530                err_y[i_q] += frac * frac * data_n
531            else:
532                err_y[i_q] += frac * frac * err_data[npt] * err_data[npt]
533            if dq_data != None:
534                # To be consistent with dq calculation in 1d reduction,
535                # we need just the averages (not quadratures) because
536                # it should not depend on the number of the q points
537                # in the qr bins.
538                err_x[i_q] += frac * dq_data[npt]
539            else:
540                err_x = None
541            y_counts[i_q] += frac
542       
543        # Average the sums
544        for n in range(nbins):
545            if err_y[n] < 0:
546                err_y[n] = -err_y[n]
547            err_y[n] = math.sqrt(err_y[n])
548            #if err_x != None:
549            #    err_x[n] = math.sqrt(err_x[n])
550           
551        err_y = err_y / y_counts
552        err_y[err_y == 0] = numpy.average(err_y)
553        y = y / y_counts
554        x = x / y_counts
555        idx = (numpy.isfinite(y)) & (numpy.isfinite(x))
556       
557        if err_x != None:
558            d_x = err_x[idx] / y_counts[idx]
559        else:
560            d_x = None
561
562        if not idx.any():
563            msg = "Average Error: No points inside ROI to average..."
564            raise ValueError, msg
565       
566        return Data1D(x=x[idx], y=y[idx], dy=err_y[idx], dx=d_x)
567   
568
569class Ring(object):
570    """
571    Defines a ring on a 2D data set.
572    The ring is defined by r_min, r_max, and
573    the position of the center of the ring.
574   
575    The data returned is the distribution of counts
576    around the ring as a function of phi.
577   
578    Phi_min and phi_max should be defined between 0 and 2*pi
579    in anti-clockwise starting from the x- axis on the left-hand side
580    """
581    #Todo: remove center.
582    def __init__(self, r_min=0, r_max=0, center_x=0, center_y=0, nbins=20):
583        # Minimum radius
584        self.r_min = r_min
585        # Maximum radius
586        self.r_max = r_max
587        # Center of the ring in x
588        self.center_x = center_x
589        # Center of the ring in y
590        self.center_y = center_y
591        # Number of angular bins
592        self.nbins_phi = nbins
593       
594    def __call__(self, data2D):
595        """
596        Apply the ring to the data set.
597        Returns the angular distribution for a given q range
598       
599        :param data2D: Data2D object
600       
601        :return: Data1D object
602        """
603        if data2D.__class__.__name__ not in ["Data2D", "plottable_2D"]:
604            raise RuntimeError, "Ring averaging only take plottable_2D objects"
605       
606        Pi = math.pi
607 
608        # Get data
609        data = data2D.data[numpy.isfinite(data2D.data)]
610        q_data = data2D.q_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
611        err_data = data2D.err_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
612        qx_data = data2D.qx_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
613        qy_data = data2D.qy_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
614       
615        q_data_max = numpy.max(q_data)
616       
617        # Set space for 1d outputs
618        phi_bins   = numpy.zeros(self.nbins_phi)
619        phi_counts = numpy.zeros(self.nbins_phi)
620        phi_values = numpy.zeros(self.nbins_phi)
621        phi_err    = numpy.zeros(self.nbins_phi)
622       
623        for npt in range(len(data)):
624            frac = 0
625            # q-value at the point (npt)
626            q_value = q_data[npt]
627            data_n = data[npt]
628                       
629            # phi-value at the point (npt)
630            phi_value = math.atan2(qy_data[npt], qx_data[npt]) + Pi
631           
632            if self.r_min <= q_value and q_value <= self.r_max:
633                frac = 1
634            if frac == 0:
635                continue
636            # binning           
637            i_phi = int(math.floor((self.nbins_phi) * phi_value / (2 * Pi)))
638           
639            # Take care of the edge case at phi = 2pi.
640            if i_phi == self.nbins_phi:
641                i_phi =  self.nbins_phi - 1
642            phi_bins[i_phi] += frac * data[npt]
643           
644            if err_data == None or err_data[npt] == 0.0:
645                if data_n < 0:
646                    data_n = -data_n
647                phi_err[i_phi] += frac * frac * math.fabs(data_n)
648            else:
649                phi_err[i_phi] += frac * frac * err_data[npt] * err_data[npt]
650            phi_counts[i_phi] += frac
651                         
652        for i in range(self.nbins_phi):
653            phi_bins[i] = phi_bins[i] / phi_counts[i]
654            phi_err[i] = math.sqrt(phi_err[i]) / phi_counts[i]
655            phi_values[i] = 2.0 * math.pi / self.nbins_phi * (1.0 * i + 0.5)
656           
657        idx = (numpy.isfinite(phi_bins))
658
659        if not idx.any():
660            msg = "Average Error: No points inside ROI to average..."
661            raise ValueError, msg
662        #elif len(phi_bins[idx])!= self.nbins_phi:
663        #    print "resulted",self.nbins_phi- len(phi_bins[idx])
664        #,"empty bin(s) due to tight binning..."
665        return Data1D(x=phi_values[idx], y=phi_bins[idx], dy=phi_err[idx])
666   
667   
668def get_pixel_fraction(qmax, q_00, q_01, q_10, q_11):
669    """
670    Returns the fraction of the pixel defined by
671    the four corners (q_00, q_01, q_10, q_11) that
672    has q < qmax.::
673   
674                q_01                q_11
675        y=1         +--------------+
676                    |              |
677                    |              |
678                    |              |
679        y=0         +--------------+
680                q_00                q_10
681       
682                    x=0            x=1
683   
684    """
685    # y side for x = minx
686    x_0 = get_intercept(qmax, q_00, q_01)
687    # y side for x = maxx
688    x_1 = get_intercept(qmax, q_10, q_11)
689   
690    # x side for y = miny
691    y_0 = get_intercept(qmax, q_00, q_10)
692    # x side for y = maxy
693    y_1 = get_intercept(qmax, q_01, q_11)
694   
695    # surface fraction for a 1x1 pixel
696    frac_max = 0
697   
698    if x_0 and x_1:
699        frac_max = (x_0 + x_1) / 2.0
700    elif y_0 and y_1:
701        frac_max = (y_0 + y_1) / 2.0
702    elif x_0 and y_0:
703        if q_00 < q_10:
704            frac_max = x_0 * y_0 / 2.0
705        else:
706            frac_max = 1.0 - x_0 * y_0 / 2.0
707    elif x_0 and y_1:
708        if q_00 < q_10:
709            frac_max = x_0 * y_1 / 2.0
710        else:
711            frac_max = 1.0 - x_0 * y_1 / 2.0
712    elif x_1 and y_0:
713        if q_00 > q_10:
714            frac_max = x_1 * y_0 / 2.0
715        else:
716            frac_max = 1.0 - x_1 * y_0 / 2.0
717    elif x_1 and y_1:
718        if q_00 < q_10:
719            frac_max = 1.0 - (1.0 - x_1) * (1.0 - y_1) / 2.0
720        else:
721            frac_max = (1.0 - x_1) * (1.0 - y_1) / 2.0
722           
723    # If we make it here, there is no intercept between
724    # this pixel and the constant-q ring. We only need
725    # to know if we have to include it or exclude it.
726    elif (q_00 + q_01 + q_10 + q_11) / 4.0 <  qmax:
727        frac_max = 1.0
728
729    return frac_max
730             
731             
732def get_intercept(q, q_0, q_1):
733    """
734    Returns the fraction of the side at which the
735    q-value intercept the pixel, None otherwise.
736    The values returned is the fraction ON THE SIDE
737    OF THE LOWEST Q. ::
738   
739   
740            A           B
741        +-----------+--------+    <--- pixel size
742        0                    1
743        Q_0 -------- Q ----- Q_1   <--- equivalent Q range
744        if Q_1 > Q_0, A is returned
745        if Q_1 < Q_0, B is returned
746        if Q is outside the range of [Q_0, Q_1], None is returned
747         
748    """
749    if q_1 > q_0:
750        if (q > q_0 and q <= q_1):
751            return (q - q_0) / (q_1 - q_0)
752    else:
753        if (q > q_1 and q <= q_0):
754            return (q - q_1) / (q_0 - q_1)
755    return None
756     
757     
758class _Sector:
759    """
760    Defines a sector region on a 2D data set.
761    The sector is defined by r_min, r_max, phi_min, phi_max,
762    and the position of the center of the ring
763    where phi_min and phi_max are defined by the right
764    and left lines wrt central line
765    and phi_max could be less than phi_min.
766   
767    Phi is defined between 0 and 2*pi in anti-clockwise
768    starting from the x- axis on the left-hand side
769    """
770    def __init__(self, r_min, r_max, phi_min=0, phi_max=2*math.pi, nbins=20):
771        self.r_min = r_min
772        self.r_max = r_max
773        self.phi_min = phi_min
774        self.phi_max = phi_max
775        self.nbins = nbins
776       
777    def _agv(self, data2D, run='phi'):
778        """
779        Perform sector averaging.
780       
781        :param data2D: Data2D object
782        :param run:  define the varying parameter ('phi' , 'q' , or 'q2')
783       
784        :return: Data1D object
785        """
786        if data2D.__class__.__name__ not in ["Data2D", "plottable_2D"]:
787            raise RuntimeError, "Ring averaging only take plottable_2D objects"
788        Pi = math.pi
789
790        # Get the all data & info
791        data = data2D.data[numpy.isfinite(data2D.data)]
792        q_data = data2D.q_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
793        err_data = data2D.err_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
794        qx_data = data2D.qx_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
795        qy_data = data2D.qy_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
796        dq_data = None
797           
798        # Get the dq for resolution averaging
799        if data2D.dqx_data != None and data2D.dqy_data != None:
800            # The pinholes and det. pix contribution present
801            # in both direction of the 2D which must be subtracted when
802            # converting to 1D: dq_overlap should calculated ideally at
803            # q = 0.
804            # Extrapolate dqy(perp) at q = 0
805            z_max = max(data2D.q_data)
806            z_min = min(data2D.q_data)
807            x_max = data2D.dqx_data[data2D.q_data[z_max]]
808            x_min = data2D.dqx_data[data2D.q_data[z_min]]
809            y_max = data2D.dqy_data[data2D.q_data[z_max]]
810            y_min = data2D.dqy_data[data2D.q_data[z_min]]
811            # Find qdx at q = 0
812            dq_overlap_x = (x_min * z_max - x_max * z_min) / (z_max - z_min)
813            # when extrapolation goes wrong
814            if dq_overlap_x > min(data2D.dqx_data):
815                dq_overlap_x = min(data2D.dqx_data)
816            dq_overlap_x *= dq_overlap_x
817            # Find qdx at q = 0
818            dq_overlap_y = (y_min * z_max - y_max * z_min) / (z_max - z_min)
819            # when extrapolation goes wrong
820            if dq_overlap_y > min(data2D.dqy_data):
821                dq_overlap_y = min(data2D.dqy_data)
822            # get dq at q=0.
823            dq_overlap_y *= dq_overlap_y
824
825            dq_overlap = numpy.sqrt((dq_overlap_x + dq_overlap_y) / 2.0)
826            if dq_overlap < 0:
827                dq_overlap = y_min
828            dqx_data = data2D.dqx_data[numpy.isfinite(data2D.data)]
829            dqy_data = data2D.dqy_data[numpy.isfinite(data2D.data)] - dq_overlap
830            # def; dqx_data = dq_r dqy_data = dq_phi
831            # Convert dq 2D to 1D here
832            dqx = dqx_data * dqx_data
833            dqy = dqy_data * dqy_data
834            dq_data = numpy.add(dqx, dqy)
835            dq_data = numpy.sqrt(dq_data)
836           
837        #set space for 1d outputs
838        x        = numpy.zeros(self.nbins)
839        y        = numpy.zeros(self.nbins)
840        y_err    = numpy.zeros(self.nbins)
841        x_err    = numpy.zeros(self.nbins)
842        y_counts = numpy.zeros(self.nbins)
843                     
844        # Get the min and max into the region: 0 <= phi < 2Pi
845        phi_min = flip_phi(self.phi_min)
846        phi_max = flip_phi(self.phi_max)
847       
848        q_data_max = numpy.max(q_data)
849                     
850        for n in range(len(data)):
851            frac = 0
852           
853            # q-value at the pixel (j,i)
854            q_value = q_data[n]
855            data_n = data[n]
856           
857            # Is pixel within range?
858            is_in = False
859           
860            # phi-value of the pixel (j,i)
861            phi_value = math.atan2(qy_data[n], qx_data[n]) + Pi
862           
863            ## No need to calculate the frac when all data are within range
864            if self.r_min <= q_value and q_value <= self.r_max:
865                frac = 1
866            if frac == 0:
867                continue
868            #In case of two ROIs (symmetric major and minor regions)(for 'q2')
869            if run.lower() == 'q2':
870                ## For minor sector wing
871                # Calculate the minor wing phis
872                phi_min_minor = flip_phi(phi_min - Pi)
873                phi_max_minor = flip_phi(phi_max - Pi)
874                # Check if phis of the minor ring is within 0 to 2pi
875                if phi_min_minor > phi_max_minor:
876                    is_in = (phi_value > phi_min_minor or \
877                              phi_value < phi_max_minor)
878                else:
879                    is_in = (phi_value > phi_min_minor and \
880                              phi_value < phi_max_minor)
881
882            #For all cases(i.e.,for 'q', 'q2', and 'phi')
883            #Find pixels within ROI
884            if phi_min > phi_max:
885                is_in = is_in or (phi_value > phi_min or \
886                                   phi_value < phi_max)
887            else:
888                is_in = is_in or (phi_value >= phi_min  and \
889                                    phi_value < phi_max)
890           
891            if not is_in:
892                frac = 0
893            if frac == 0:
894                continue
895            # Check which type of averaging we need
896            if run.lower() == 'phi':
897                temp_x = (self.nbins) * (phi_value - self.phi_min)
898                temp_y = (self.phi_max - self.phi_min)
899                i_bin = int(math.floor(temp_x / temp_y))
900            else:
901                temp_x = (self.nbins) * (q_value - self.r_min)
902                temp_y = (self.r_max - self.r_min)
903                i_bin = int(math.floor(temp_x / temp_y))
904
905            # Take care of the edge case at phi = 2pi.
906            if i_bin == self.nbins:
907                i_bin = self.nbins - 1
908               
909            ## Get the total y
910            y[i_bin] += frac * data_n
911            x[i_bin] += frac * q_value
912            if err_data[n] == None or err_data[n] == 0.0:
913                if data_n < 0:
914                    data_n = -data_n
915                y_err[i_bin] += frac * frac * data_n
916            else:
917                y_err[i_bin] += frac * frac * err_data[n] * err_data[n]
918               
919            if dq_data != None:
920                # To be consistent with dq calculation in 1d reduction,
921                # we need just the averages (not quadratures) because
922                # it should not depend on the number of the q points
923                # in the qr bins.
924                x_err[i_bin] += frac * dq_data[n]
925            else:
926                x_err = None
927            y_counts[i_bin] += frac
928   
929        # Organize the results
930        for i in range(self.nbins):
931            y[i] = y[i] / y_counts[i]
932            y_err[i] = math.sqrt(y_err[i]) / y_counts[i]
933
934            # The type of averaging: phi,q2, or q
935            # Calculate x[i]should be at the center of the bin
936            if run.lower() == 'phi':
937                x[i] = (self.phi_max - self.phi_min) / self.nbins * \
938                    (1.0 * i + 0.5) + self.phi_min
939            else:
940                # We take the center of ring area, not radius.
941                # This is more accurate than taking the radial center of ring.
942                #delta_r = (self.r_max - self.r_min) / self.nbins
943                #r_inner = self.r_min + delta_r * i
944                #r_outer = r_inner + delta_r
945                #x[i] = math.sqrt((r_inner * r_inner + r_outer * r_outer) / 2)
946                x[i] = x[i] / y_counts[i]
947        y_err[y_err == 0] = numpy.average(y_err)
948        idx = (numpy.isfinite(y) & numpy.isfinite(y_err))
949        if x_err != None:
950            d_x = x_err[idx] / y_counts[idx]
951        else:
952            d_x = None
953        if not idx.any():
954            msg = "Average Error: No points inside sector of ROI to average..."
955            raise ValueError, msg
956        #elif len(y[idx])!= self.nbins:
957        #    print "resulted",self.nbins- len(y[idx]),
958        #"empty bin(s) due to tight binning..."
959        return Data1D(x=x[idx], y=y[idx], dy=y_err[idx], dx=d_x)
960               
961               
962class SectorPhi(_Sector):
963    """
964    Sector average as a function of phi.
965    I(phi) is return and the data is averaged over Q.
966   
967    A sector is defined by r_min, r_max, phi_min, phi_max.
968    The number of bin in phi also has to be defined.
969    """
970    def __call__(self, data2D):
971        """
972        Perform sector average and return I(phi).
973       
974        :param data2D: Data2D object
975        :return: Data1D object
976        """
977        return self._agv(data2D, 'phi')
978   
979   
980class SectorQ(_Sector):
981    """
982    Sector average as a function of Q for both symatric wings.
983    I(Q) is return and the data is averaged over phi.
984   
985    A sector is defined by r_min, r_max, phi_min, phi_max.
986    r_min, r_max, phi_min, phi_max >0.
987    The number of bin in Q also has to be defined.
988    """
989    def __call__(self, data2D):
990        """
991        Perform sector average and return I(Q).
992       
993        :param data2D: Data2D object
994       
995        :return: Data1D object
996        """
997        return self._agv(data2D, 'q2')
998
999
1000class Ringcut(object):
1001    """
1002    Defines a ring on a 2D data set.
1003    The ring is defined by r_min, r_max, and
1004    the position of the center of the ring.
1005   
1006    The data returned is the region inside the ring
1007   
1008    Phi_min and phi_max should be defined between 0 and 2*pi
1009    in anti-clockwise starting from the x- axis on the left-hand side
1010    """
1011    def __init__(self, r_min=0, r_max=0, center_x=0, center_y=0):
1012        # Minimum radius
1013        self.r_min = r_min
1014        # Maximum radius
1015        self.r_max = r_max
1016        # Center of the ring in x
1017        self.center_x = center_x
1018        # Center of the ring in y
1019        self.center_y = center_y
1020
1021    def __call__(self, data2D):
1022        """
1023        Apply the ring to the data set.
1024        Returns the angular distribution for a given q range
1025       
1026        :param data2D: Data2D object
1027       
1028        :return: index array in the range
1029        """
1030        if data2D.__class__.__name__ not in ["Data2D", "plottable_2D"]:
1031            raise RuntimeError, "Ring cut only take plottable_2D objects"
1032
1033        # Get data
1034        qx_data = data2D.qx_data
1035        qy_data = data2D.qy_data
1036        mask = data2D.mask
1037        q_data = numpy.sqrt(qx_data * qx_data + qy_data * qy_data)
1038
1039        # check whether or not the data point is inside ROI
1040        out = (self.r_min <= q_data) & (self.r_max >= q_data)
1041
1042        return (out)
1043       
1044
1045class Boxcut(object):
1046    """
1047    Find a rectangular 2D region of interest.
1048    """
1049    def __init__(self, x_min=0.0, x_max=0.0, y_min=0.0, y_max=0.0):
1050        # Minimum Qx value [A-1]
1051        self.x_min = x_min
1052        # Maximum Qx value [A-1]
1053        self.x_max = x_max
1054        # Minimum Qy value [A-1]
1055        self.y_min = y_min
1056        # Maximum Qy value [A-1]
1057        self.y_max = y_max
1058
1059    def __call__(self, data2D):
1060        """
1061       Find a rectangular 2D region of interest.
1062         
1063       :param data2D: Data2D object
1064       :return: mask, 1d array (len = len(data))
1065           with Trues where the data points are inside ROI, otherwise False
1066        """
1067        mask = self._find(data2D)
1068       
1069        return mask
1070       
1071    def _find(self, data2D):
1072        """
1073        Find a rectangular 2D region of interest.
1074       
1075        :param data2D: Data2D object
1076       
1077        :return: out, 1d array (length = len(data))
1078           with Trues where the data points are inside ROI, otherwise Falses
1079        """
1080        if data2D.__class__.__name__ not in ["Data2D", "plottable_2D"]:
1081            raise RuntimeError, "Boxcut take only plottable_2D objects"
1082        # Get qx_ and qy_data
1083        qx_data = data2D.qx_data
1084        qy_data = data2D.qy_data
1085        mask = data2D.mask
1086       
1087        # check whether or not the data point is inside ROI
1088        outx = (self.x_min <= qx_data) & (self.x_max > qx_data)
1089        outy = (self.y_min <= qy_data) & (self.y_max > qy_data)
1090
1091        return (outx & outy)
1092
1093
1094class Sectorcut(object):
1095    """
1096    Defines a sector (major + minor) region on a 2D data set.
1097    The sector is defined by phi_min, phi_max,
1098    where phi_min and phi_max are defined by the right
1099    and left lines wrt central line.
1100   
1101    Phi_min and phi_max are given in units of radian
1102    and (phi_max-phi_min) should not be larger than pi
1103    """
1104    def __init__(self, phi_min=0, phi_max=math.pi):
1105        self.phi_min = phi_min
1106        self.phi_max = phi_max
1107             
1108    def __call__(self, data2D):
1109        """
1110        Find a rectangular 2D region of interest.
1111       
1112        :param data2D: Data2D object
1113       
1114        :return: mask, 1d array (len = len(data))
1115       
1116        with Trues where the data points are inside ROI, otherwise False
1117        """
1118        mask = self._find(data2D)
1119       
1120        return mask
1121       
1122    def _find(self, data2D):
1123        """
1124        Find a rectangular 2D region of interest.
1125       
1126        :param data2D: Data2D object
1127       
1128        :return: out, 1d array (length = len(data))
1129       
1130        with Trues where the data points are inside ROI, otherwise Falses
1131        """
1132        if data2D.__class__.__name__ not in ["Data2D", "plottable_2D"]:
1133            raise RuntimeError, "Sectorcut take only plottable_2D objects"
1134        Pi = math.pi
1135        # Get data
1136        qx_data = data2D.qx_data
1137        qy_data = data2D.qy_data
1138        phi_data = numpy.zeros(len(qx_data))
1139
1140        # get phi from data
1141        phi_data = numpy.arctan2(qy_data, qx_data)
1142       
1143        # Get the min and max into the region: -pi <= phi < Pi
1144        phi_min_major = flip_phi(self.phi_min + Pi) - Pi
1145        phi_max_major = flip_phi(self.phi_max + Pi) - Pi
1146        # check for major sector
1147        if phi_min_major > phi_max_major:
1148            out_major = (phi_min_major <= phi_data) + (phi_max_major > phi_data)
1149        else:
1150            out_major = (phi_min_major <= phi_data) & (phi_max_major > phi_data)
1151         
1152        # minor sector
1153        # Get the min and max into the region: -pi <= phi < Pi
1154        phi_min_minor = flip_phi(self.phi_min) - Pi
1155        phi_max_minor = flip_phi(self.phi_max) - Pi
1156             
1157        # check for minor sector
1158        if phi_min_minor > phi_max_minor:
1159            out_minor = (phi_min_minor <= phi_data) + \
1160                            (phi_max_minor >= phi_data)
1161        else:
1162            out_minor = (phi_min_minor <= phi_data) & \
1163                            (phi_max_minor >= phi_data)
1164        out = out_major + out_minor
1165       
1166        return out
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.