指紋解鎖如何實(shí)現？

2013年蘋(píng)果iphone5S將指紋引入，引發(fā)了指紋手機的熱潮，android陣營(yíng)的華為mate7也因指紋識別一炮走紅。短短幾年內，指紋識別芯片的解鎖速度越來(lái)越快，解鎖時(shí)間從最初的1s，縮短至0.7s，0.4s，0.3s甚至0.2s等，如今能做到0.2s內解鎖在業(yè)界內尚屬于鳳毛麟角，但即使0.2S時(shí)間內，實(shí)測仍然離人們需求的“一觸即解”的感覺(jué)還有差距。據最新消息，一家名為芯啟航科技的公司已開(kāi)發(fā)指紋產(chǎn)品實(shí)測最快可在90ms內就完成整個(gè)解鎖動(dòng)作，刷新了指紋解鎖的最快記錄，堪稱(chēng)地表最快。

指紋解鎖涉及到芯片、軟件和算法，下面從技術(shù)的角度來(lái)了解電容式指紋解鎖的整個(gè)過(guò)程：結合指紋芯片的應用場(chǎng)景，指紋芯片平時(shí)工作在睡眠模式和按壓檢測模式之間切換，相對于持續工作在按壓檢測模式，這樣的處理可以節省功耗，延長(cháng)便攜式設備的待機時(shí)間。在睡眠模式下，芯片的功耗最低，而在按壓檢測模式下，該功耗提升至數十甚至上百倍。采用睡眠、檢測這樣不斷循環(huán)切換的方式可以在功耗和感應速度都滿(mǎn)足要求，芯啟航的產(chǎn)品切換頻率為30~50Hz，可以有效壓低對手指檢測的遲滯時(shí)間。在按壓檢測模式下，當手指按壓到指紋的sensor區時(shí)，檢測電路根據檢測到的結果進(jìn)行對比，判斷識別出有手指按壓，并將判斷結果送給系統，系統由此切入到指紋采集模式。

進(jìn)入到指紋采集模式后，電路將按照特定的sensor像素地址對像素進(jìn)行掃描，內部電路得到數據進(jìn)行判斷，再進(jìn)行參數配置，經(jīng)過(guò)幾次掃描計算迭代收斂得到最合理的參數后，再重新進(jìn)行掃描，信號會(huì )在電路中被濾波、放大、量化等操作，最終得到完整的圖像信號，電路進(jìn)行圖像信號處理操作后，通過(guò)通信接口傳輸到手機的CPU處理，由此完成了指紋信息的采集及傳輸的操作作，整個(gè)操作時(shí)間控制在20ms以?xún)?。信號傳輸完成后，指紋芯片再次切換到按壓檢測低功耗模式。

驅動(dòng)電路通過(guò)通信接口上傳多幀圖像到系統，系統首先對圖像進(jìn)行篩選，挑出對比度最高的一幀，交由算法進(jìn)行處理生成模板數據，芯啟航采用自創(chuàng )快速點(diǎn)+圖像比對算法，該算法提取的特征點(diǎn)穩定且可靠，每副圖像的特征點(diǎn)數目適中，在微小面積識別算法中有效匹配點(diǎn)對數目最高，從而保證了算法的識別快速與準確。對算法流程及公式的優(yōu)化，一方面簡(jiǎn)化算法流程，對一些耦合性大可共用的部分進(jìn)行優(yōu)化，使運行路徑最優(yōu);另一方面對一些算法從公式上進(jìn)行優(yōu)化簡(jiǎn)化。對編程實(shí)現優(yōu)化，在編程實(shí)現過(guò)程中，優(yōu)化實(shí)現過(guò)程，在保證功能一致的前提下，使運算量最少。另外所有的代碼采用定點(diǎn)實(shí)現，對于一些復雜的運行采用查表處理，針對的指定的平臺采用最優(yōu)的編譯指令優(yōu)化。軟件在匹配場(chǎng)景調用算法進(jìn)行模板數據的比對，將匹配的結果反饋到系統最終完成解鎖與否的動(dòng)作。

整個(gè)流程圖如下：

在主流手機仍停留在0.2s解鎖的時(shí)候，90ms極速解鎖芯片的推出，勢必將會(huì )給手機用戶(hù)帶來(lái)更加快速流暢的解鎖體驗