一種全局掃描式指紋處理方法
【專利摘要】本發明實施例公開了一種全局掃描式指紋處理方法，包括：配置目標掃描區域；加載PGA1和PGA2的默認增益；控制目標掃描區域掃描，并基于預設逐次逼近策略，確定并配置抵消電路1的第一抵消配置信號；基于ADC輸出范圍確定并配置PGA1的第一目標增益；基于預設逐次逼近策略，確定并配置抵消電路2的第二抵消配置信號；基于ADC輸出范圍確定并配置PGA2的第二目標增益；控制感應電極陣列掃描用戶指紋，采集用戶指紋圖像；向指紋圖像緩存設備發送用戶指紋圖像。本發明實施例有利于提高采集用戶指紋時用戶手指的谷和脊的信號的分辨率，以及抵消信號處理過程中產生的偏移噪聲。
【專利說明】
一種全局掃描式指紋處理方法
技術領域
[0001] 本發明涉及指紋處理技術領域，具體涉及一種全局掃描式指紋處理方法。
【背景技術】
[0002] 如圖1所示，圖1為常用半導體指紋采集裝置采集用戶指紋的示例圖。其中，指紋采 集芯片（即傳感器芯片)置于保護層的下面，中間通過膠粘合到一起。如圖2所示，圖2為基于 圖1所示的半導體指紋采集傳感器的指紋采集原理。其中，手指與指紋采集芯片表面的金屬 電極形成寄生電容。由于手指的谷和脊到金屬電極的距離不同，因而形成的寄生電容也不 同，從而可以通過測量寄生電容來反映指紋圖形。由于膠厚度較小，不考慮膠對寄生電容的 影響。手指與金屬電極間的寄生電容（以下稱手指電容Cf)表達式為:Cf=(Cx*Cy)/(Cx+Cy)
[0003] 其中，Cx = (ε_〇* e_f *s) /df，Cy = (e_〇*e_x*S) /dx，Cx 為手指到保護層表面間的電 容，Cy為保護層表面到金屬電極間的電容，S為電極面積，dx為保護層的厚度，df為手指表面 到保護層表面的距離，ε_〇為真空介電常數，ε_χ為保護層的介電常數，e_f為手指與保護層 間的介電常數。
[0004] 本技術方案的發明人在研究過程中發現，保護層表面到金屬電極間的寄生電容Cy 使Cf呈顯偏移，即谷和脊只占總信號量的一部分，尤其是濕手指的情況下，Cx很大，Cf主要 由Cy主導，采集到的用戶手指的谷和脊的信號的分辨率較低。

【發明內容】

[0005] 本發明實施例提供一種全局掃描式指紋處理方法，以期提高采集用戶指紋時用戶 手指的谷和脊的信號的分辨率，以及抵消信號處理過程中產生的偏移噪聲。
[0006] 本發明實施例公開了一種全局掃描式指紋處理方法，用于指紋處理裝置，所述指 紋處理裝置包括：
[0007] 保護層、膠、指紋采集芯片、采集器、抵消電路1、可編程增益放大器PGA1、抵消電路 2、PGA2、模擬數字轉換器ADC、控制芯片，其中：
[0008] 所述保護層通過所述膠與所述指紋采集芯片粘接；
[0009] 所述指紋采集芯片包括N*M個感應電極，且所述N*M個感應電極組成N行Μ列的感應 電極陣列；
[0010] 所述感應電極陣列中的感應電極通過選擇開關連接所述采集器，所述選擇開關由 行選使能信號和列選使能信號控制，所述采集器連接所述抵消電路1，所述抵消電路1連接 所述PGA1，所述PGA1連接所述抵消電路2，所述抵消電路2連接所述PGA2，所述PGA2連接所述 ADC，所述ADC的輸出端連接所述控制芯片；
[0011] 所述控制芯片的第一控制信號輸出端連接所述抵消電路1，所述控制芯片的第二 控制信號輸出端連接所述PGA1，所述控制芯片的第三控制信號輸出端連接所述抵消電路2， 所述控制芯片的第一控制信號輸出端連接所述PGA2;
[0012] 所述控制芯片的指紋圖像信號輸出端用于連接指紋圖像緩存設備。
[0013] 具體實現中，上述采集器用于放大并轉換手指電容Cf (用戶手指與感應電極之間 的寄生電容)的電容信號為電壓信號，以降低后續電路的噪聲影響，提高信噪比；
[0014] 上述抵消電路1用于抵消輸入信號的絕大部分偏移噪聲，具體采取開關電容方法， 對偏移信號進行一次粗略抵消，并采用逐次逼近的方法，使所述ADC的輸出信號的平均值接 近于零，即采集到的指紋信號中心值接近零，從而抵消絕大部分偏移噪聲；
[0015] 上述PGA1用于對所述抵消電路1的輸出信號進行放大，并將放大后的信號輸入到 抵消電路2中，所述PGA1應采用較大增益(大于PGA2的增益），以降低后續電路的設計要求；
[0016] 上述抵消電路2用于采取開關電容方法，對偏移噪聲進行二次精細抵消，采用與抵 消電路1中同樣的逐次逼近方法，使輸出信號中心值約等于零，從而進一步抵消電路中剩余 的偏移噪聲；
[0017] 上述PGA2用于對信號幅度進行合適調整，以符合ADC輸入范圍要求；
[0018] 上述ADC用于輸出數字信號到控制芯片，以便于控制芯片基于接收的數字信號進 行反饋控制。
[0019] 對應的，所述用于所述指紋處理裝置的全局掃描式指紋處理方法包括：
[0020] 配置目標掃描區域，所述目標掃描區域為所述感應電極陣列；
[0021 ]加載所述PGA1和所述PGA2的默認增益；
[0022] 控制所述目標掃描區域掃描，并基于預設逐次逼近策略，確定并配置所述抵消電 路1的第一抵消配置信號Scanl[nl];
[0023] 控制所述目標掃描區域掃描，基于所述ADC輸出范圍確定并配置所述PGA1的第一 目標增益；
[0024] 控制所述目標掃描區域掃描，基于所述預設逐次逼近策略，確定并配置所述抵消 電路2的第二抵消配置信號Scan2[n2];
[0025] 控制所述目標掃描區域掃描，基于所述ADC輸出范圍確定并配置所述PGA2的第二 目標增益；
[0026] 控制所述感應電極陣列掃描用戶指紋，采集用戶指紋圖像；
[0027] 向所述指紋圖像緩存設備發送所述用戶指紋圖像。
[0028]可見，本發明實施例提供的全局掃描式指紋處理方法針對電路中的偏移噪聲，通 過抵消電路1進行一次粗略抵消，通過抵消電路2進行二次精細抵消，并配合采集器、PGA1、 PGA2對指紋處理裝置中的電路信號進行合理的幅值調整，使得指紋處理裝置的信號處理電 路處于最優配置狀態，有利于提高采集用戶指紋時用戶手指的谷和脊的信號的分辨率，以 及抵消信號處理過程中產生的偏移噪聲。
[0029] 在一些可能的實現方式中，所述抵消電路1包括:抵消電容選通開關、抵消電容陣 列、反饋積分電容Ci、信號采集電容Cs、單端放大器，其中：
[0030] 所述信號采集電容Cs的第一端連接所述采集器的輸出端，對應第一輸入信號Vin; 所述抵消電容選通開關的N個輸入端用于接入與所述輸入信號Vin的相位相反的第二輸入 信號Vcan 1，所述抵消電容選通開關的N個輸出端對應連接抵消電容陣列中的N個抵消電容 的第一端，所述N個抵消電容的第二端、所述Cs的第二端連接所述Ci的第一端和所述單端放 大器的負輸入端，所述單端放大器的正輸入端接地;所述Ci的第二端和所述單端放大器的 輸出端連接所述PGA1;
[0031] 其中，所述N個抵消電容示意為抵消電容Cc (η) (η = 1~N)，且Cc (k)的電容值為Cc (k-1)的電容值的2倍，k = 2~N+1，N為所述感應電極陣列的行數；
[0032] 所述抵消電容選通開關的選通信號示意為Scan[n]，且所述Scan[n]有效時對應選 通抵消電容Cc(n);
[0033] 當所述選通信號為Scan[n]時，所述Vin導致的第一輸出和所述Vcanl階躍導致的 第二輸出的輸出方向相反，進行抵消，抵消后的輸出電壓為：
[0034]
[0035] 其中，Vout為抵消后的輸出電壓。
[0036] 在一些可能的實現方式中，所述控制所述目標掃描區域掃描，并基于預設逐次逼 近策略，確定并配置所述抵消電路1的第一抵消配置信號Scanl [nl ]，包括：
[0037] 若當前使能的選通信號Scan[j]對應的所述ADC的輸出平均值大于所述ADC的輸出 上限2Na(k;-l，則確定當前使能的選通信號為所述當前使能的選通信號Scan[j]的下一個選 通信號，并控制所述目標掃描區域掃描，獲取所述ADC的輸出平均值；
[0038] 若當前使能的選通信號Scan[j]對應的所述ADC的輸出平均值小于或等于所述ADC 的輸出上限2Nade_l，則確定所述抵消電路1的第一抵消配置信號Scanl[nl]為Scan[j]。
[0039] 在一些可能的實現方式中，所述PGA1包括輸入電阻Ri、反饋電阻Rf、第二單端放大 器，其中：
[0040] 所述Ri的第一端連接所述抵消電路1的輸出端，所述Ri的第二端連接所述Rf的輸 入端和所述第二單端放大器的負輸入端，所述Rf的控制信號輸入端用于接入增益控制信號 Gainl[m]，所述增益控制信號Gainl[m]用于調整所述Rf的電阻值;所述第二單端放大器的 正輸入端接地;所述第二單端放大器的輸出端和所述Rf的輸出端連接抵消電路2;
[0041] 所述PGA1的放大電路增益為：
[0042]
[0043]其中，gain為所述PGA1的放大電路增益。
[0044] 結合第二方面，在一些可能的實現方式中，所述配置目標掃描區域，包括：
[0045] 當接收主機下發的電路初始化通知時，配置目標掃描區域；
[0046] 或者，
[0047] 當檢測到用戶手指對所述保護層的觸控操作時，配置目標掃描區域。
[0048] 在一些可能的實現方式中，所述采集器包括開關電路，所述開關電路在采集用戶 指紋時先置位，并在檢測到向用戶手指施加的驅動信號Vdr發生階躍時，輸出變化信號，所 述變化信號的變換量為：
[0049] Δ V = k*Vdr*Cf/(Cf+Cp)
[0050] 其中，k為所述開關電路的增益因子，Vdr為向用戶手指施加的驅動信號，Cf為用戶 手指與感應電極之間的寄生電容，所述Cp為感應電極的寄生電容，所述驅動信號包括正弦 波或者方波。
[0051] 在一些可能的實現方式中，所述抵消電路2的電路結構與所述抵消電路1的電路結 構相同；
[0052]所述PGA 1的放大電路增益大于所述PGA2的放大電路增益。
[0053]在一些可能的實現方式中，所述保護層至少包括以下任意一種:藍寶石蓋板、玻璃 蓋板以及陶瓷。其中，所述保護層必須具有一定的硬度和電學特性，不同材質，不同采集方 案要求保護層厚度不一
[0054]在一些可能的實現方式中，所述指紋采集芯片的表面積大于或等于1600um2,所述 指紋采集芯片中的感應電極之間的中心間距為5 0 u m，所述指紋采集芯片的分辨率為 508DPI。
[0055]在一些可能的實現方式中，所述ADC為差分ADC，所述差分ADC的輸入范圍為-Vmax 至+Vmax，所述差分ADC的輸出范圍為0~2Nade-l，所述差分ADC的位寬Nadc大于或等于Μ;
[0056] 所述指紋圖像緩存設備包括存儲器和/或圖形處理器GPU。
【附圖說明】
[0057] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0058] 圖1是本發明實施例提供的一種常用半導體指紋采集裝置采集用戶指紋的示例 圖；
[0059] 圖2是本發明實施例提供的一種基于圖1所示的半導體指紋采集傳感器的指紋采 集原理示意圖；
[0060] 圖3是本發明實施例提供的一種指紋處理裝置的結構示意圖；
[0061] 圖4是本發明實施例提供的一種指紋處理裝置中的采集器的復位信號與施加在用 戶手指上的驅動信號的場景圖和時序圖；
[0062] 圖5是本發明實施例提供的一種指紋處理裝置的抵消電路1的結構示意圖；
[0063] 圖6是本發明實施例提供的一種指紋處理裝置的PGA11的結構示意圖；
[0064] 圖7是本發明實施例提供的一種全局掃描式指紋處理方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0065] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0066] 本發明實施例公開了一種全局掃描式指紋處理方法，包括:配置目標掃描區域;加 載PGA1和PGA2的默認增益;控制目標掃描區域掃描，并基于預設逐次逼近策略，確定并配置 抵消電路1的第一抵消配置信號;基于ADC輸出范圍確定并配置PGA1的第一目標增益;基于 預設逐次逼近策略，確定并配置抵消電路2的第二抵消配置信號;基于ADC輸出范圍確定并 配置PGA2的第二目標增益;控制感應電極陣列掃描用戶指紋，采集用戶指紋圖像；向指紋圖 像緩存設備發送用戶指紋圖像。本發明實施例有利于提高采集用戶指紋時用戶手指的谷和 脊的信號的分辨率，以及抵消信號處理過程中產生的偏移噪聲。
[0067] 下面進行詳細說明。
[0068] 請參閱圖3,圖3是本發明實施例提供的一種指紋處理裝置的結構示意圖。如圖所 示，本指紋處理裝置包括：
[0069] 保護層、膠、指紋采集芯片、采集器、抵消電路1、可編程增益放大器PGA1、抵消電路 2、PGA2、模擬數字轉換器ADC、控制芯片，其中：
[0070] 所述保護層通過所述膠與所述指紋采集芯片粘接；
[0071 ] 所述指紋采集芯片包括N*M個感應電極，且所述N*M個感應電極組成N行Μ列的感應 電極陣列；
[0072]所述感應電極陣列中的感應電極通過選擇開關連接所述采集器，所述選擇開關由 行選使能信號和列選使能信號控制，所述采集器連接所述抵消電路1，所述抵消電路1連接 所述PGA1，所述PGA1連接所述抵消電路2，所述抵消電路2連接所述PGA2，所述PGA2連接所述 ADC，所述ADC的輸出端連接所述控制芯片；
[0073]所述控制芯片的第一控制信號輸出端連接所述抵消電路1，所述控制芯片的第二 控制信號輸出端連接所述PGA1，所述控制芯片的第三控制信號輸出端連接所述抵消電路2， 所述控制芯片的第一控制信號輸出端連接所述PGA2;
[0074] 所述控制芯片的指紋圖像信號輸出端用于連接指紋圖像緩存設備。
[0075] 本發明實施例中，所述采集器用于放大并轉換手指電容Cf(用戶手指與感應電極 之間的寄生電容)的電容信號為電壓信號，以降低后續電路的噪聲影響，提高信噪比；
[0076] 所述抵消電路1用于抵消輸入信號的絕大部分偏移噪聲，具體采取開關電容方法， 對偏移信號進行一次粗略抵消，并采用逐次逼近的方法，使所述ADC的輸出信號的平均值接 近于零，即采集到的指紋信號中心值接近零，從而抵消絕大部分偏移噪聲；
[0077] 所述PGA1用于對所述抵消電路1的輸出信號進行放大，并將放大后的信號輸入到 抵消電路2中，所述PGA1應采用較大增益(大于PGA2的增益），以降低后續電路的設計要求；
[0078] 所述抵消電路2用于采取開關電容方法，對偏移噪聲進行二次精細抵消，采用與抵 消電路1中同樣的逐次逼近方法，使輸出信號中心值約等于零，從而進一步抵消電路中剩余 的偏移噪聲；
[0079] 所述PGA2用于對信號幅度進行合適調整，以符合ADC輸入范圍要求；
[0080] 所述ADC用于輸出數字信號到控制芯片，以便于控制芯片基于接收的數字信號進 行反饋控制。
[0081] 可見，本發明實施例提供的指紋處理裝置針對電路中的偏移噪聲，通過抵消電路1 進行一次粗略抵消，通過抵消電路2進行二次精細抵消，并配合采集器、PGA1、PGA2對指紋處 理裝置中的電路信號進行合理的幅值調整，使得指紋處理裝置的信號處理電路處于最優配 置狀態，有利于提高采集用戶指紋時用戶手指的谷和脊的信號的分辨率，以及抵消信號處 理過程中產生的偏移噪聲。
[0082]進一步地，請參閱圖4,圖4是本發明實施例提供的一種指紋處理裝置中的采集器 的復位信號與施加在用戶手指上的驅動信號的場景圖和時序圖；如圖所示，所述采集器包 括：
[0083]開關電路，所述開關電路在采集用戶指紋時先置位，并在檢測到向用戶手指施加 的驅動信號Vdr發生階躍時，輸出變化信號，所述變化信號的變換量為：
[0084] AV = k*Vdr*Cf/(Cf+Cp)
[0085] 其中，k為所述開關電路的增益因子，Vdr為向用戶手指施加的驅動信號，Cf為用戶 手指與感應電極之間的寄生電容，所述Cp為感應電極的寄生電容，所述驅動信號包括正弦 波或者方波。
[0086]進一步地，請參閱圖5,圖5是本發明實施例提供的一種指紋處理裝置的抵消電路1 的結構示意圖，如圖所示，本抵消電路1包括：
[0087] 抵消電容選通開關、抵消電容陣列、反饋積分電容Ci、信號采集電容Cs、單端放大 器，其中：
[0088] 所述信號采集電容Cs的第一端連接所述采集器的輸出端，對應第一輸入信號Vin;
[0089] 所述抵消電容選通開關的N個輸入端用于接入與所述輸入信號Vin的相位相反的 第二輸入信號Vcan 1，所述抵消電容選通開關的N個輸出端對應連接抵消電容陣列中的N個 抵消電容的第一端，所述N個抵消電容的第二端、所述Cs的第二端連接所述Ci的第一端和所 述單端放大器的負輸入端，所述單端放大器的正輸入端接地；
[0090] 所述Ci的第二端和所述單端放大器的輸出端連接所述PGA1。
[0091] 進一步地，請參閱圖6,圖6是本發明實施例提供的一種指紋處理裝置的PGA11的結 構示意圖，如圖所示，本PGA1包括：
[0092] 采樣開關電容放大電路或連續時間放大電路；
[0093]所述PGA 1為連續時間放大電路時，所述PGA1包括輸入電阻Ri、反饋電阻Rf、第二單 端放大器，其中：
[0094]所述Ri的第一端連接所述抵消電路1的輸出端，所述Ri的第二端連接所述Rf的輸 入端和所述第二單端放大器的負輸入端，所述Rf的控制信號輸入端用于接入增益控制信號 Gainl [m]，所述增益控制信號Gainl [m]用于調節所述PGA1的放大電路增益；
[0095]所述第二單端放大器的正輸入端接地；
[0096]所述第二單端放大器的輸出端和所述Rf的輸出端連接抵消電路2。
[0097]可選的，本發明實施例中，所述抵消電路2的電路結構與所述抵消電路1的電路結 構相同。
[0098]可選的，本發明實施例中，所述PGA1的放大電路增益大于所述PGA2的放大電路增 益，以降低后續電路的設計要求。
[0099]可選的，本發明實施例中，所述ADC為差分ADC，所述差分ADC的輸入范圍為-Vmax至 +Vmax，所述差分ADC的輸出范圍為0~2Nade-l，所述差分ADC的位寬Nadc大于或等于M。
[0100]可選的，本發明實施例中，所述保護層至少包括以下任意一種：藍寶石蓋板、玻璃 蓋板以及陶瓷。其中，所述保護層必須具有一定的硬度和電學特性，不同材質，不同采集方 案要求保護層厚度不一
[0101]可選的，本發明實施例中，所述指紋采集芯片的表面積大于或等于1600um2,所述 指紋采集芯片中的感應電極之間的中心間距為5 0 u m，所述指紋采集芯片的分辨率為 508DPI。
[0102]可選的，本發明實施例中，所述指紋圖像緩存設備包括存儲器和/或圖形處理器 GPU〇
[0103] 結合上述實施例中所公開的指紋處理裝置，下面具體描述基于上述指紋處理裝置 的全局掃描式指紋處理方法。
[0104] 請參閱圖7,圖7是本發明實施例提供的一種全局掃描式指紋處理方法的流程示意 圖；如圖7所示，本全局掃描式指紋處理方法具體包括以下步驟：
[0105] S701，配置目標掃描區域，所述目標掃描區域為所述感應電極陣列；
[0106] S702,加載所述PGA1和所述PGA2的默認增益；
[0107] 其中，所述默認增益可固化，亦可再配置。
[0108] S703，控制所述目標掃描區域掃描，并基于預設逐次逼近策略，確定并配置所述抵 消電路1的第一抵消配置信號Scanl[nl];
[0109] S704,控制所述目標掃描區域掃描，基于所述ADC輸出范圍確定并配置所述PGA1的 第一目標增益；
[011 0] S705，控制所述目標掃描區域掃描，基于所述預設逐次逼近策略，確定并配置所述 抵消電路2的第二抵消配置信號Scan2[n2];
[0111] S706,控制所述目標掃描區域掃描，基于所述ADC輸出范圍確定并配置所述PGA2的 第二目標增益；
[0112] S707,控制所述感應電極陣列掃描用戶指紋，獲取用戶指紋圖像；
[0113] S708,向所述指紋圖像緩存設備發送所述用戶指紋圖像。
[0114] 其中，所述ADC的輸出信號應盡可能覆蓋ADC全量程。
[0115] 具體實現中，由于上述抵消電路1包括:抵消電容選通開關、抵消電容陣列、反饋積 分電容Ci、信號采集電容Cs、單端放大器，其中：所述信號采集電容Cs的第一端連接所述采 集器的輸出端，對應第一輸入信號Vin;所述抵消電容選通開關的N個輸入端用于接入與所 述輸入信號Vin的相位相反的第二輸入信號Vcanl，所述抵消電容選通開關的N個輸出端對 應連接抵消電容陣列中的N個抵消電容的第一端，所述N個抵消電容的第二端、所述Cs的第 二端連接所述Ci的第一端和所述單端放大器的負輸入端，所述單端放大器的正輸入端接 地;所述Ci的第二端和所述單端放大器的輸出端連接所述PGA1;
[0116] 其中，所述N個抵消電容示意為抵消電容Cc (n) (n = 1~N)，且Cc (k)的電容值為Cc (k-1)的電容值的2倍，k = 2~N+1，N為所述感應電極陣列的行數；
[0117] 所述抵消電容選通開關的選通信號示意為Scan[n]，且所述Scan[n]有效時對應選 通抵消電容Cc(n);
[0118] 故而，當所述選通信號為Scan[n]時，所述Vin導致的第一輸出和所述Vcanl階躍導 致的第二輸出的輸出方向相反，進行抵消，抵消后的輸出電壓為：
[0119]
[0120] 其中，Vout為抵消后的輸出電壓。
[0121]結合上述推導出的抵消后的輸出電壓的計算公式可知，所述控制所述目標掃描區 域掃描，并基于預設逐次逼近策略，確定并配置所述抵消電路1的第一抵消配置信號Scanl [nl]具體包括以下步驟：
[0122]若當前使能的選通信號Scan[j]對應的所述ADC的輸出平均值大于所述ADC的輸出 上限2Na(k;-l，則確定當前使能的選通信號為所述當前使能的選通信號Scan[j]的下一個選 通信號，并控制所述目標掃描區域掃描，獲取所述ADC的輸出平均值；
[0123] 若當前使能的選通信號Scan[j]對應的所述ADC的輸出平均值小于或等于所述ADC 的輸出上限2Nade_l，則確定所述抵消電路1的第一抵消配置信號Scanl[nl]為Scan[j]。
[0124] 舉例來說，假設N為8,對應的抵消電路1中的抵消電容陣列為并聯的8個抵消電容， 且抵消電容選通開關的選通信號Scan[8]有效時，抵消電容選通開關對應選通電容值最大 的抵消電容Cc (8 )，以此類推可知，抵消電容選通開關的選通信號Scan [η ]有效時，抵消電容 選通開關對應選通電容值最大的抵消電容Cc(n)，若第一抵消配置信號Scanl[nl]中的nl的 值為7，則對應的指紋處理裝置控制所述目標掃描區域掃描，并基于預設逐次逼近策略，確 定并配置所述抵消電路1的第一抵消配置信號Scanl [nl ]的具體過程為：
[0125] 首先使能抵消電容選通開關的選通信號Scan[8]，即抵消電容選通開關對應選通 電容值最大的抵消電容Cc (8 )，控制芯片控制感應電極陣列掃描，并采集本次掃描過程中對 應接收到的所述ADC的輸出平均值；
[0126] 比較出本次掃描過程對應的所述ADC的輸出平均值大于所述ADC的輸出范圍上限 2^-1，則禁能抵消電容選通開關的選通信號Scan[8];
[0127] 其次，使能抵消電容選通開關的選通信號Scan[7]，即抵消電容選通開關對應選通 電容值次大的抵消電容Cc (7 )，控制芯片控制感應電極陣列掃描，并采集本次掃描過程中對 應接收到的所述ADC的輸出平均值；
[0128] 比較出本次掃描過程對應的所述ADC的輸出平均值小于或等于所述ADC的輸出范 圍上限2Nade-l，則控制芯片確定nl的值為7,并退出當前逐次逼近過程。
[0129] 具體實現中，由于上述PGA1包括輸入電阻Ri、反饋電阻Rf、第二單端放大器，其中： 所述Ri的第一端連接所述抵消電路1的輸出端，所述Ri的第二端連接所述Rf的輸入端和所 述第二單端放大器的負輸入端，所述Rf的控制信號輸入端用于接入增益控制信號Gainl [m]，所述增益控制信號Gainl [m]用于調整所述Rf的電阻值;所述第二單端放大器的正輸入 端接地;所述第二單端放大器的輸出端和所述Rf的輸出端連接抵消電路2;
[0130] 故而，可以推導出所述PGA1的放大電路增益為：
[0131]
[0132] 其中，gain為所述PGA1的放大電路增益。
[0133] 具體實現中，所述配置目標掃描區域，包括：
[0134] 當接收主機下發的電路初始化通知時，配置目標掃描區域；
[0135] 或者，
[0136] 當檢測到用戶手指對所述保護層的觸控操作時，配置目標掃描區域。
[0137] 以上對本發明實施例所提供的全局掃描式指紋處理方法進行了詳細介紹，本文中 應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助 理解本發明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思想， 在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本 發明的限制。
【主權項】
1. 一種全局掃描式指紋處理方法，用于指紋處理裝置，其特征在于， 所述指紋處理裝置包括:保護層、膠、指紋采集忍片、采集器、抵消電路1、可編程增益放 大器PGA1、抵消電路2、PGA2、模擬數字轉換器ADC、控制忍片，其中： 所述保護層通過所述膠與所述指紋采集忍片粘接;所述指紋采集忍片包括N*M個感應 電極，且所述N*M個感應電極組成N行Μ列的感應電極陣列;所述感應電極陣列中的感應電極 通過選擇開關連接所述采集器，所述選擇開關由行選使能信號和列選使能信號控制，所述 采集器連接所述抵消電路1，所述抵消電路1連接所述PGA1，所述PGA1連接所述抵消電路2， 所述抵消電路2連接所述PGA2，所述PGA2連接所述ADC，所述ADC的輸出端連接所述控制忍 片;所述控制忍片的第一控制信號輸出端連接所述抵消電路1，所述控制忍片的第二控制信 號輸出端連接所述PGA1，所述控制忍片的第Ξ控制信號輸出端連接所述抵消電路2,所述控 制忍片的第一控制信號輸出端連接所述PGA2;所述控制忍片的指紋圖像信號輸出端用于連 接指紋圖像緩存設備； 所述用于所述指紋處理裝置的全局掃描式指紋處理方法包括： 配置目標掃描區域，所述目標掃描區域為所述感應電極陣列； 加載所述PGA1和所述PGA2的默認增益； 控制所述目標掃描區域掃描，并基于預設逐次逼近策略，確定并配置所述抵消電路1的 第一抵消配置信號Scanl[nl]; 控制所述目標掃描區域掃描，基于所述ADC輸出范圍確定并配置所述PGA1的第一目標 增益； 控制所述目標掃描區域掃描，基于所述預設逐次逼近策略，確定并配置所述抵消電路2 的第二抵消配置信號Scan2[n2]; 控制所述目標掃描區域掃描，基于所述ADC輸出范圍確定并配置所述PGA2的第二目標 增益； 控制所述感應電極陣列掃描用戶指紋，采集用戶指紋圖像； 向所述指紋圖像緩存設備發送所述用戶指紋圖像。2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于， 所述抵消電路1包括:抵消電容選通開關、抵消電容陣列、反饋積分電容Ci、信號采集電 容Cs、單端放大器，其中： 所述信號采集電容Cs的第一端連接所述采集器的輸出端，對應第一輸入信號Vin;所述 抵消電容選通開關的N個輸入端用于接入與所述輸入信號Vin的相位相反的第二輸入信號 Vcanl，所述抵消電容選通開關的N個輸出端對應連接抵消電容陣列中的N個抵消電容的第 一端，所述N個抵消電容的第二端、所述Cs的第二端連接所述Ci的第一端和所述單端放大器 的負輸入端，所述單端放大器的正輸入端接地;所述Ci的第二端和所述單端放大器的輸出 端連接所述PGA1; 其中，所述N個抵消電容示意為抵消電容Cc(n)(n = l~N)，且Cc化)的電容值為Cc化-1) 的電容值的2倍，k = 2~化1，N為所述感應電極陣列的行數； 所述抵消電容選通開關的選通信號示意為Scan[n]，且所述Scan[n]有效時對應選通抵 消電容Cc(n); 當所述選通信號為Scan[n]時，所述Vin導致的第一輸出和所述Vcanl階躍導致的第二 輸出的輸出方向相反，進行抵消，抵消后的輸出電壓為：其中，Vout為抵消后的輸出電壓。3. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制所述目標掃描區域掃描，并基于 預設逐次逼近策略，確定并配置所述抵消電路1的第一抵消配置信號Scanl [nl ]，包括： 若當前使能的選通信號Scan[j]對應的所述ADC的輸出平均值大于所述ADC的輸出上限 2Wade-i，則確定當前使能的選通信號為所述當前使能的選通信號scan[j]的下一個選通信 號，并控制所述目標掃描區域掃描，獲取所述ADC的輸出平均值； 若當前使能的選通信號Scan[j]對應的所述ADC的輸出平均值小于或等于所述ADC的輸 出上限/ade-i，則確定所述抵消電路1的第一抵消配置信號ScanUnl]為Scan[j]。4. 根據權利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，所述PGA1包括輸入電阻Ri、反饋 電阻Rf、第二單端放大器，其中： 所述Ri的第一端連接所述抵消電路1的輸出端，所述Ri的第二端連接所述Rf的輸入端 和所述第二單端放大器的負輸入端，所述Rf的控制信號輸入端用于接入增益控制信號 Gainl[m]，所述增益控制信號Gainl[m]用于調整所述Rf的電阻值;所述第二單端放大器的 正輸入端接地;所述第二單端放大器的輸出端和所述Rf的輸出端連接抵消電路2; 所述PGA1的放大電路增益為：其中，gain為所述PGA1的放大電路增益。5. 根據權利要求1-4任一項所述的方法，其特征在于，所述配置目標掃描區域，包括： 當接收主機下發的電路初始化通知時，配置目標掃描區域； 或者， 當檢測到用戶手指對所述保護層的觸控操作時，配置目標掃描區域。6. 根據權利要求1-5任一項所述的方法，其特征在于，所述采集器包括開關電路，所述 開關電路在采集用戶指紋時先置位，并在檢測到向用戶手指施加的驅動信號Vdr發生階躍 時，輸出變化信號，所述變化信號的變換量為： AV=k*Vh*Cf/(Cf+Cp) 其中，k為所述開關電路的增益因子，V化為向用戶手指施加的驅動信號，Cf為用戶手指 與感應電極之間的寄生電容，所述Cp為感應電極的寄生電容，所述驅動信號包括正弦波或 者方波。7. 根據權利要求1-6任一項所述的方法，其特征在于， 所述抵消電路2的電路結構與所述抵消電路1的電路結構相同； 所述PGA1的放大電路增益大于所述PGA2的放大電路增益。8. 根據權利要求1-7任一項所述的方法，其特征在于， 所述保護層至少包括W下任意一種:藍寶石蓋板、玻璃蓋板W及陶瓷。9. 根據權利要求1-8任一項所述的方法，其特征在于， 所述指紋采集忍片的表面積大于或等于1600um2,所述指紋采集忍片中的感應電極之 間的中屯、間距為50皿，所述指紋采集忍片的分辨率為508DPI。10.根據權利要求1-9任一項所述的方法，其特征在于， 所述ADC為差分ADC，所述差分ADC的輸入范圍為-Vmax至+Vmax，所述差分ADC的輸出范 圍為0~/ade-i，所述差分ADC的位寬化dc大于或等于M; 所述指紋圖像緩存設備包括存儲器和/或圖形處理器GPU。
【文檔編號】G06K9/00GK105975947SQ201610345433
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月23日
【發明人】劉鳴宇, 孫志寶
【申請人】深圳市奔凱安全技術股份有限公司