【E問E答】你知道指紋是如何解鎖的嗎？

　　2013年蘋果iphone5S將指紋引入，引發(fā)了指紋手機(jī)的熱潮，android陣營的華為mate7也因指紋識(shí)別一炮走紅。短短幾年內(nèi)，指紋識(shí)別芯片的解鎖速度越來越快，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(nèi)解鎖在業(yè)界內(nèi)尚屬于鳳毛麟角，但即使0.2S時(shí)間內(nèi)，實(shí)測(cè)仍然離人們需求的“一觸即解”的感覺還有差距。據(jù)最新消息，一家名為芯啟航科技的公司已開發(fā)指紋產(chǎn)品實(shí)測(cè)最快可在90ms內(nèi)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)的角度來了解電容式指紋解鎖的整個(gè)過程：結(jié)合指紋芯片的應(yīng)用場(chǎng)景，指紋芯片平時(shí)工作在睡眠模式和按壓檢測(cè)模式之間切換，相對(duì)于持續(xù)工作在按壓檢測(cè)模式，這樣的處理可以節(jié)省功耗，延長便攜式設(shè)備的待機(jī)時(shí)間。在睡眠模式下，芯片的功耗最低，而在按壓檢測(cè)模式下，該功耗提升至數(shù)十甚至上百倍。采用睡眠、檢測(cè)這樣不斷循環(huán)切換的方式可以在功耗和感應(yīng)速度都滿足要求，芯啟航的產(chǎn)品切換頻率為30~50Hz，可以有效壓低對(duì)手指檢測(cè)的遲滯時(shí)間。在按壓檢測(cè)模式下，當(dāng)手指按壓到指紋的sensor區(qū)時(shí)，檢測(cè)電路根據(jù)檢測(cè)到的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，判斷識(shí)別出有手指按壓，并將判斷結(jié)果送給系統(tǒng)，系統(tǒng)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(duì)像素進(jìn)行掃描，內(nèi)部電路得到數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，再進(jìn)行參數(shù)配置，經(jīng)過幾次掃描計(jì)算迭代收斂得到最合理的參數(shù)后，再重新進(jìn)行掃描，信號(hào)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(hào)，電路進(jìn)行圖像信號(hào)處理操作后，通過通信接口傳輸?shù)绞謾C(jī)的CPU處理，由此完成了指紋信息的采集及傳輸?shù)牟僮髯鳎麄€(gè)操作時(shí)間控制在20ms以內(nèi)。信號(hào)傳輸完成后，指紋芯片再次切換到按壓檢測(cè)低功耗模式。

　　驅(qū)動(dòng)電路通過通信接口上傳多幀圖像到系統(tǒng)，系統(tǒng)首先對(duì)圖像進(jìn)行篩選，挑出對(duì)比度最高的一幀，交由算法進(jìn)行處理生成模板數(shù)據(jù)，芯啟航采用自創(chuàng)快速點(diǎn)+圖像比對(duì)算法，該算法提取的特征點(diǎn)穩(wěn)定且可靠，每副圖像的特征點(diǎn)數(shù)目適中，在微小面積識(shí)別算法中有效匹配點(diǎn)對(duì)數(shù)目最高，從而保證了算法的識(shí)別快速與準(zhǔn)確。對(duì)算法流程及公式的優(yōu)化，一方面簡化算法流程，對(duì)一些耦合性大可共用的部分進(jìn)行優(yōu)化，使運(yùn)行路徑最優(yōu);另一方面對(duì)一些算法從公式上進(jìn)行優(yōu)化簡化。對(duì)編程實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，在編程實(shí)現(xiàn)過程中，優(yōu)化實(shí)現(xiàn)過程，在保證功能一致的前提下，使運(yùn)算量最少。另外所有的代碼采用定點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，對(duì)于一些復(fù)雜的運(yùn)行采用查表處理，針對(duì)的指定的平臺(tái)采用最優(yōu)的編譯指令優(yōu)化。軟件在匹配場(chǎng)景調(diào)用算法進(jìn)行模板數(shù)據(jù)的比對(duì)，將匹配的結(jié)果反饋到系統(tǒng)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(jī)仍停留在0.2s解鎖的時(shí)候，90ms極速解鎖芯片的推出，勢(shì)必將會(huì)給手機(jī)用戶帶來更加快速流暢的解鎖體驗(yàn)