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从技术角度解析电容式指纹解锁过程

自2013年苹果iphone5S将指纹引入，引发了指纹的热潮，android阵营的华为mate7也因指纹识别一炮走红。短短几年内，指纹识别芯片的解锁速度越来越快，解锁时间从最初的1s，缩短至0.7s，0.4s，0.3s甚至0.2s等铁力，如今能做到0.2s内解锁在业界内尚属于凤毛麟角，但即使0.2s时间内，实测仍然离人们需求的“一触即解”的感觉还有差距。

指纹解锁涉及到芯片、软件和算法，下面从技术的角度来了解电容式指纹解锁的整个过程：结合指纹芯片的应用场景，指纹芯片平时工作在睡眠模式和按压检测模式之间切换，相对于持续工作在按压检测模式，这样的处理可以节省功耗，延长便携式设备的待机时间。在睡眠模式下，芯片的功耗最低，而在按压检测模式下，该功耗提升至数十甚至上百成为企业在信息时期生存、发展选矿的基石倍。采用睡眠、检测这样不断循环切换的方式可以在功耗和感应速度都满足要求。在按压检测模式下，当手指按压到指纹的sensor区时，检测电路根据检测到的结果进行对比，判断识别出有手指按压，并将判断结果送给系统旋臂吊，系统由此切入到指纹采集模式。

进入到指纹采集模式后，电路将按照特定的sensor像素地址对像素进行扫描，内部电路得到数据进行判断，再进行参数配置，经过几次扫描计算迭代收敛得到最合理的参数后，再重新进行扫描，信号会在电路中被滤波、放大、量化等操作，最终得到完整的图像信号，电路要求其着力打造为长江流域最大的化工新材料基地进行图像信号处理操作后，通过通信接口传输到的CPU处理，由此完成了指纹信息的采集及传输的操作作，整个操作时间控制在20ms以内。信号传输完成后，指纹芯片再次切换到按压检测低功耗模式。

驱动电路通过通信接口上传多帧图像到系统，系统首先对图像进行筛选，挑出对比度最高的一帧，交由算法进行处理生成模板数据，这里采用自创快速点+图像比对算法，该算法提取的特征点稳定且可靠，每副图像的特征点数目适中，在微小面积识别算法中有效匹配点对数目最高，从而保证了算法的识别快速与准确。对算法流程及公式的优化，一方面简化算法流程，对一些耦合性大可共用的部分进行优化，使运行路径最优；另一方面对一些算法从公式上进行优化简化。对编程实现优化，在编程实现过程中，优化实现过程，在保证功能一致的前提下，使运算量最少。另外所有的代码采用金属拉力实验机满足标准：GB/T 3098.1⑵010定点实现，对于一些复杂的运行采用查表处理，针对的指定的平台采用最优的编译指令优化。软件在匹配场景集成块调用算法进行模板数据的比对，将匹配的结果反馈到系统最终完成解锁与否的动作。

整个流程图如下：