【凯智通公众号】多角度解析手机指纹识别技术的过程、封装方法

2020-11-02 11:04:48 凯智通公众号


指纹识别是通过解析系统响应的信息来判断系统身份的技术,随着指纹识别在智能手机中的广泛应用,使得指纹识别技术得到有效的突破,从滑动式到按压式,从后置到前置,从电容式到光学式、超声波式等,各种解锁方式层出不穷。


指纹识别技术是利用指纹的唯一性和稳定性特征,集传感器技术、生物技术、数字图像处理、模式匹配、电子技术于一体的高新技术,指纹识别技术的识别步骤可分为:指纹图像采集、指纹图像预处理、特征提取、指纹特征匹配。


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第一步图像采集


不同的指纹解锁方式,图像采集方式也不同。滑动式的采集是手指在传感器上滑过从而使手机获得手指指纹图像。滑动式采集具有成本相对偏低,而且可以采集大面积图像的优势。但这种采集方式存在体验较差的问题,使用者需要一个连续规范的滑动动作才能实现采集成功,采集失败的概率大大增加。


按压式采集是在传感器上按压实现指纹数据采集,这种采集方式用户体验感较好,但是成本比滑动采集高,技术难度也相对高一些。此外,由于一次采集的指纹面积相对滑动式采集来说要小一些,就得多次采集,通过“拼凑”,拼出较大面积的指纹图像。这就必须仰仗先进的算法,用软件算法来弥补滑按压式采集获得的指纹面积相对偏小的问题,以保障识别的精确度。


第二步指纹图像预处理


对指纹图像中的大量噪声点进行预处理,从而提升后面处理的效率。在预处理之后,得到了一个关于指纹图像的轮廓线,为下一步特征提取做准备。


第三步特征处理


进行指纹图像的特征提取,提取出其特征信息点。


第四步指纹匹配


在匹配中要注意一点,那就是由于同一个手指的两幅样本图像会因为手指的位移、偏转、以及按压时的力道不同而产生差异,这就使在匹配时要进行校准,通过特征点集校准等方式保障指纹识别的准确性。


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指纹识别技术一个重要指标就是准确率,而提高指纹识别准确率的核心在于能否更准确、高效的采集指纹图像,所以在通过指纹采集设备把图像采集进入系统之后,我们需要对采集到的指纹图像的质量进行评估。如果图像的质量不达标,就会对后期产生影响。


指纹识别技术的芯片封装方法:


目前对指纹识别芯片的封装主要有wire bonding 工艺和TSV 封装两种,采用wire bonding 工艺会有金属引线的存在,为了保证指纹识别芯片表面与盖板材料或者coating 贴合,则需要进行塑封,保证芯片表面平整并将金属引线掩埋。但塑封之后会增加芯片厚度,一定程度影响识别精度,目前中低端智能手机更趋向使用 wire bonding 工艺。  


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TSV 封装(硅通孔封装技术)可以使指纹识别技术的芯片有效探测面积大幅度增加,并且使芯片的厚度和模组的厚度都实现缩减,主要使用在高端机型前臵盖板指纹识别和盲孔电容式UnderGlass 指纹识别中。

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