CN105975947A - 一种全局扫描式指纹处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种全局扫描式指纹处理方法，包括：配置目标扫描区域；加载PGA1和PGA2的默认增益；控制目标扫描区域扫描，并基于预设逐次逼近策略，确定并配置抵消电路1的第一抵消配置信号；基于ADC输出范围确定并配置PGA1的第一目标增益；基于预设逐次逼近策略，确定并配置抵消电路2的第二抵消配置信号；基于ADC输出范围确定并配置PGA2的第二目标增益；控制感应电极阵列扫描用户指纹，采集用户指纹图像；向指纹图像缓存设备发送用户指纹图像。本发明实施例有利于提高采集用户指纹时用户手指的谷和脊的信号的分辨率，以及抵消信号处理过程中产生的偏移噪声。
Description
技术领域
本发明涉及指纹处理技术领域，具体涉及一种全局扫描式指纹处理方法。
背景技术
如图1所示，图1为常用半导体指纹采集装置采集用户指纹的示例图。其中，指纹采集芯片(即传感器芯片)置于保护层的下面，中间通过胶粘合到一起。如图2所示，图2为基于图1所示的半导体指纹采集传感器的指纹采集原理。其中，手指与指纹采集芯片表面的金属电极形成寄生电容。由于手指的谷和脊到金属电极的距离不同，因而形成的寄生电容也不同，从而可以通过测量寄生电容来反映指纹图形。由于胶厚度较小，不考虑胶对寄生电容的影响。手指与金属电极间的寄生电容(以下称手指电容Cf)表达式为：Cf＝(Cx*Cy)/(Cx+Cy)
其中，Cx＝(ε_0*ε_f*S)/df，Cy＝(ε_0*ε_x*S)/dx，Cx为手指到保护层表面间的电容，Cy为保护层表面到金属电极间的电容，S为电极面积，dx为保护层的厚度，df为手指表面到保护层表面的距离，ε_0为真空介电常数，ε_x为保护层的介电常数，ε_f为手指与保护层间的介电常数。
本技术方案的发明人在研究过程中发现，保护层表面到金属电极间的寄生电容Cy使Cf呈显偏移，即谷和脊只占总信号量的一部分，尤其是湿手指的情况下，Cx很大，Cf主要由Cy主导，采集到的用户手指的谷和脊的信号的分辨率较低。
发明内容
本发明实施例提供一种全局扫描式指纹处理方法，以期提高采集用户指纹时用户手指的谷和脊的信号的分辨率，以及抵消信号处理过程中产生的偏移噪声。
本发明实施例公开了一种全局扫描式指纹处理方法，用于指纹处理装置，所述指纹处理装置包括：
保护层、胶、指纹采集芯片、采集器、抵消电路1、可编程增益放大器PGA1、抵消电路2、PGA2、模拟数字转换器ADC、控制芯片，其中：
所述保护层通过所述胶与所述指纹采集芯片粘接；
所述指纹采集芯片包括N*M个感应电极，且所述N*M个感应电极组成N行M列的感应电极阵列；
所述感应电极阵列中的感应电极通过选择开关连接所述采集器，所述选择开关由行选使能信号和列选使能信号控制，所述采集器连接所述抵消电路1，所述抵消电路1连接所述PGA1，所述PGA1连接所述抵消电路2，所述抵消电路2连接所述PGA2，所述PGA2连接所述ADC，所述ADC的输出端连接所述控制芯片；
所述控制芯片的第一控制信号输出端连接所述抵消电路1，所述控制芯片的第二控制信号输出端连接所述PGA1，所述控制芯片的第三控制信号输出端连接所述抵消电路2，所述控制芯片的第一控制信号输出端连接所述PGA2；
所述控制芯片的指纹图像信号输出端用于连接指纹图像缓存设备。
具体实现中，上述采集器用于放大并转换手指电容Cf(用户手指与感应电极之间的寄生电容)的电容信号为电压信号，以降低后续电路的噪声影响，提高信噪比；
上述抵消电路1用于抵消输入信号的绝大部分偏移噪声，具体采取开关电容方法，对偏移信号进行一次粗略抵消，并采用逐次逼近的方法，使所述ADC的输出信号的平均值接近于零，即采集到的指纹信号中心值接近零，从而抵消绝大部分偏移噪声；
上述PGA1用于对所述抵消电路1的输出信号进行放大，并将放大后的信号输入到抵消电路2中，所述PGA1应采用较大增益(大于PGA2的增益)，以降低后续电路的设计要求；
上述抵消电路2用于采取开关电容方法，对偏移噪声进行二次精细抵消，采用与抵消电路1中同样的逐次逼近方法，使输出信号中心值约等于零，从而进一步抵消电路中剩余的偏移噪声；
上述PGA2用于对信号幅度进行合适调整，以符合ADC输入范围要求；
上述ADC用于输出数字信号到控制芯片，以便于控制芯片基于接收的数字信号进行反馈控制。
对应的，所述用于所述指纹处理装置的全局扫描式指纹处理方法包括：
配置目标扫描区域，所述目标扫描区域为所述感应电极阵列；
加载所述PGA1和所述PGA2的默认增益；
控制所述目标扫描区域扫描，并基于预设逐次逼近策略，确定并配置所述抵消电路1的第一抵消配置信号Scan1[n1]；
控制所述目标扫描区域扫描，基于所述ADC输出范围确定并配置所述PGA1的第一目标增益；
控制所述目标扫描区域扫描，基于所述预设逐次逼近策略，确定并配置所述抵消电路2的第二抵消配置信号Scan2[n2]；
控制所述目标扫描区域扫描，基于所述ADC输出范围确定并配置所述PGA2的第二目标增益；
控制所述感应电极阵列扫描用户指纹，采集用户指纹图像；
向所述指纹图像缓存设备发送所述用户指纹图像。
可见，本发明实施例提供的全局扫描式指纹处理方法针对电路中的偏移噪声，通过抵消电路1进行一次粗略抵消，通过抵消电路2进行二次精细抵消，并配合采集器、PGA1、PGA2对指纹处理装置中的电路信号进行合理的幅值调整，使得指纹处理装置的信号处理电路处于最优配置状态，有利于提高采集用户指纹时用户手指的谷和脊的信号的分辨率，以及抵消信号处理过程中产生的偏移噪声。
在一些可能的实现方式中，所述抵消电路1包括：抵消电容选通开关、抵消电容阵列、反馈积分电容Ci、信号采集电容Cs、单端放大器，其中：
所述信号采集电容Cs的第一端连接所述采集器的输出端，对应第一输入信号Vin；所述抵消电容选通开关的N个输入端用于接入与所述输入信号Vin的相位相反的第二输入信号Vcan1，所述抵消电容选通开关的N个输出端对应连接抵消电容阵列中的N个抵消电容的第一端，所述N个抵消电容的第二端、所述Cs的第二端连接所述Ci的第一端和所述单端放大器的负输入端，所述单端放大器的正输入端接地；所述Ci的第二端和所述单端放大器的输出端连接所述PGA1；
其中，所述N个抵消电容示意为抵消电容Cc(n)(n＝1～N)，且Cc(k)的电容值为Cc(k-1)的电容值的2倍，k＝2～N+1，N为所述感应电极阵列的行数；
所述抵消电容选通开关的选通信号示意为Scan[n]，且所述Scan[n]有效时对应选通抵消电容Cc(n)；
当所述选通信号为Scan[n]时，所述Vin导致的第一输出和所述Vcan1阶跃导致的第二输出的输出方向相反，进行抵消，抵消后的输出电压为：
其中，Vout为抵消后的输出电压。
在一些可能的实现方式中，所述控制所述目标扫描区域扫描，并基于预设逐次逼近策略，确定并配置所述抵消电路1的第一抵消配置信号Scan1[n1]，包括：
若当前使能的选通信号Scan[j]对应的所述ADC的输出平均值大于所述ADC的输出上限2Nadc-1，则确定当前使能的选通信号为所述当前使能的选通信号Scan[j]的下一个选通信号，并控制所述目标扫描区域扫描，获取所述ADC的输出平均值；
若当前使能的选通信号Scan[j]对应的所述ADC的输出平均值小于或等于所述ADC的输出上限2Nadc-1，则确定所述抵消电路1的第一抵消配置信号Scan1[n1]为Scan[j]。
在一些可能的实现方式中，所述PGA1包括输入电阻Ri、反馈电阻Rf、第二单端放大器，其中：
所述Ri的第一端连接所述抵消电路1的输出端，所述Ri的第二端连接所述Rf的输入端和所述第二单端放大器的负输入端，所述Rf的控制信号输入端用于接入增益控制信号Gain1[m]，所述增益控制信号Gain1[m]用于调整所述Rf的电阻值；所述第二单端放大器的正输入端接地；所述第二单端放大器的输出端和所述Rf的输出端连接抵消电路2；
所述PGA1的放大电路增益为：
其中，gain为所述PGA1的放大电路增益。
结合第二方面，在一些可能的实现方式中，所述配置目标扫描区域，包括：
当接收主机下发的电路初始化通知时，配置目标扫描区域；
或者，
当检测到用户手指对所述保护层的触控操作时，配置目标扫描区域。
在一些可能的实现方式中，所述采集器包括开关电路，所述开关电路在采集用户指纹时先置位，并在检测到向用户手指施加的驱动信号Vdr发生阶跃时，输出变化信号，所述变化信号的变换量为：
ΔV＝k*Vdr*Cf/(Cf+Cp)
其中，k为所述开关电路的增益因子，Vdr为向用户手指施加的驱动信号，Cf为用户手指与感应电极之间的寄生电容，所述Cp为感应电极的寄生电容，所述驱动信号包括正弦波或者方波。
在一些可能的实现方式中，所述抵消电路2的电路结构与所述抵消电路1的电路结构相同；
所述PGA1的放大电路增益大于所述PGA2的放大电路增益。
在一些可能的实现方式中，所述保护层至少包括以下任意一种：蓝宝石盖板、玻璃盖板以及陶瓷。其中，所述保护层必须具有一定的硬度和电学特性，不同材质，不同采集方案要求保护层厚度不一
在一些可能的实现方式中，所述指纹采集芯片的表面积大于或等于1600um2，所述指纹采集芯片中的感应电极之间的中心间距为50um，所述指纹采集芯片的分辨率为508DPI。
在一些可能的实现方式中，所述ADC为差分ADC，所述差分ADC的输入范围为-Vmax至+Vmax，所述差分ADC的输出范围为0～2Nadc-1，所述差分ADC的位宽Nadc大于或等于M；
所述指纹图像缓存设备包括存储器和/或图形处理器GPU。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种常用半导体指纹采集装置采集用户指纹的示例图；
图2是本发明实施例提供的一种基于图1所示的半导体指纹采集传感器的指纹采集原理示意图；
图3是本发明实施例提供的一种指纹处理装置的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种指纹处理装置中的采集器的复位信号与施加在用户手指上的驱动信号的场景图和时序图；
图5是本发明实施例提供的一种指纹处理装置的抵消电路1的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种指纹处理装置的PGA11的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的一种全局扫描式指纹处理方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种全局扫描式指纹处理方法，包括：配置目标扫描区域；加载PGA1和PGA2的默认增益；控制目标扫描区域扫描，并基于预设逐次逼近策略，确定并配置抵消电路1的第一抵消配置信号；基于ADC输出范围确定并配置PGA1的第一目标增益；基于预设逐次逼近策略，确定并配置抵消电路2的第二抵消配置信号；基于ADC输出范围确定并配置PGA2的第二目标增益；控制感应电极阵列扫描用户指纹，采集用户指纹图像；向指纹图像缓存设备发送用户指纹图像。本发明实施例有利于提高采集用户指纹时用户手指的谷和脊的信号的分辨率，以及抵消信号处理过程中产生的偏移噪声。
下面进行详细说明。
请参阅图3，图3是本发明实施例提供的一种指纹处理装置的结构示意图。如图所示，本指纹处理装置包括：
保护层、胶、指纹采集芯片、采集器、抵消电路1、可编程增益放大器PGA1、抵消电路2、PGA2、模拟数字转换器ADC、控制芯片，其中：
所述保护层通过所述胶与所述指纹采集芯片粘接；
所述指纹采集芯片包括N*M个感应电极，且所述N*M个感应电极组成N行M列的感应电极阵列；
所述感应电极阵列中的感应电极通过选择开关连接所述采集器，所述选择开关由行选使能信号和列选使能信号控制，所述采集器连接所述抵消电路1，所述抵消电路1连接所述PGA1，所述PGA1连接所述抵消电路2，所述抵消电路2连接所述PGA2，所述PGA2连接所述ADC，所述ADC的输出端连接所述控制芯片；
所述控制芯片的第一控制信号输出端连接所述抵消电路1，所述控制芯片的第二控制信号输出端连接所述PGA1，所述控制芯片的第三控制信号输出端连接所述抵消电路2，所述控制芯片的第一控制信号输出端连接所述PGA2；
所述控制芯片的指纹图像信号输出端用于连接指纹图像缓存设备。
本发明实施例中，所述采集器用于放大并转换手指电容Cf(用户手指与感应电极之间的寄生电容)的电容信号为电压信号，以降低后续电路的噪声影响，提高信噪比；
所述抵消电路1用于抵消输入信号的绝大部分偏移噪声，具体采取开关电容方法，对偏移信号进行一次粗略抵消，并采用逐次逼近的方法，使所述ADC的输出信号的平均值接近于零，即采集到的指纹信号中心值接近零，从而抵消绝大部分偏移噪声；
所述PGA1用于对所述抵消电路1的输出信号进行放大，并将放大后的信号输入到抵消电路2中，所述PGA1应采用较大增益(大于PGA2的增益)，以降低后续电路的设计要求；
所述抵消电路2用于采取开关电容方法，对偏移噪声进行二次精细抵消，采用与抵消电路1中同样的逐次逼近方法，使输出信号中心值约等于零，从而进一步抵消电路中剩余的偏移噪声；
所述PGA2用于对信号幅度进行合适调整，以符合ADC输入范围要求；
所述ADC用于输出数字信号到控制芯片，以便于控制芯片基于接收的数字信号进行反馈控制。
可见，本发明实施例提供的指纹处理装置针对电路中的偏移噪声，通过抵消电路1进行一次粗略抵消，通过抵消电路2进行二次精细抵消，并配合采集器、PGA1、PGA2对指纹处理装置中的电路信号进行合理的幅值调整，使得指纹处理装置的信号处理电路处于最优配置状态，有利于提高采集用户指纹时用户手指的谷和脊的信号的分辨率，以及抵消信号处理过程中产生的偏移噪声。
进一步地，请参阅图4，图4是本发明实施例提供的一种指纹处理装置中的采集器的复位信号与施加在用户手指上的驱动信号的场景图和时序图；如图所示，所述采集器包括：
开关电路，所述开关电路在采集用户指纹时先置位，并在检测到向用户手指施加的驱动信号Vdr发生阶跃时，输出变化信号，所述变化信号的变换量为：
ΔV＝k*Vdr*Cf/(Cf+Cp)
其中，k为所述开关电路的增益因子，Vdr为向用户手指施加的驱动信号，Cf为用户手指与感应电极之间的寄生电容，所述Cp为感应电极的寄生电容，所述驱动信号包括正弦波或者方波。
进一步地，请参阅图5，图5是本发明实施例提供的一种指纹处理装置的抵消电路1的结构示意图，如图所示，本抵消电路1包括：
抵消电容选通开关、抵消电容阵列、反馈积分电容Ci、信号采集电容Cs、单端放大器，其中：
所述信号采集电容Cs的第一端连接所述采集器的输出端，对应第一输入信号Vin；
所述抵消电容选通开关的N个输入端用于接入与所述输入信号Vin的相位相反的第二输入信号Vcan1，所述抵消电容选通开关的N个输出端对应连接抵消电容阵列中的N个抵消电容的第一端，所述N个抵消电容的第二端、所述Cs的第二端连接所述Ci的第一端和所述单端放大器的负输入端，所述单端放大器的正输入端接地；
所述Ci的第二端和所述单端放大器的输出端连接所述PGA1。
进一步地，请参阅图6，图6是本发明实施例提供的一种指纹处理装置的PGA11的结构示意图，如图所示，本PGA1包括：
采样开关电容放大电路或连续时间放大电路；
所述PGA1为连续时间放大电路时，所述PGA1包括输入电阻Ri、反馈电阻Rf、第二单端放大器，其中：
所述Ri的第一端连接所述抵消电路1的输出端，所述Ri的第二端连接所述Rf的输入端和所述第二单端放大器的负输入端，所述Rf的控制信号输入端用于接入增益控制信号Gain1[m]，所述增益控制信号Gain1[m]用于调节所述PGA1的放大电路增益；
所述第二单端放大器的正输入端接地；
所述第二单端放大器的输出端和所述Rf的输出端连接抵消电路2。
可选的，本发明实施例中，所述抵消电路2的电路结构与所述抵消电路1的电路结构相同。
可选的，本发明实施例中，所述PGA1的放大电路增益大于所述PGA2的放大电路增益，以降低后续电路的设计要求。
可选的，本发明实施例中，所述ADC为差分ADC，所述差分ADC的输入范围为-Vmax至+Vmax，所述差分ADC的输出范围为0～2Nadc-1，所述差分ADC的位宽Nadc大于或等于M。
可选的，本发明实施例中，所述保护层至少包括以下任意一种：蓝宝石盖板、玻璃盖板以及陶瓷。其中，所述保护层必须具有一定的硬度和电学特性，不同材质，不同采集方案要求保护层厚度不一
可选的，本发明实施例中，所述指纹采集芯片的表面积大于或等于1600um2，所述指纹采集芯片中的感应电极之间的中心间距为50um，所述指纹采集芯片的分辨率为508DPI。
可选的，本发明实施例中，所述指纹图像缓存设备包括存储器和/或图形处理器GPU。
结合上述实施例中所公开的指纹处理装置，下面具体描述基于上述指纹处理装置的全局扫描式指纹处理方法。
请参阅图7，图7是本发明实施例提供的一种全局扫描式指纹处理方法的流程示意图；如图7所示，本全局扫描式指纹处理方法具体包括以下步骤：
S701，配置目标扫描区域，所述目标扫描区域为所述感应电极阵列；
S702，加载所述PGA1和所述PGA2的默认增益；
其中，所述默认增益可固化，亦可再配置。
S703，控制所述目标扫描区域扫描，并基于预设逐次逼近策略，确定并配置所述抵消电路1的第一抵消配置信号Scan1[n1]；
S704，控制所述目标扫描区域扫描，基于所述ADC输出范围确定并配置所述PGA1的第一目标增益；
S705，控制所述目标扫描区域扫描，基于所述预设逐次逼近策略，确定并配置所述抵消电路2的第二抵消配置信号Scan2[n2]；
S706，控制所述目标扫描区域扫描，基于所述ADC输出范围确定并配置所述PGA2的第二目标增益；
S707，控制所述感应电极阵列扫描用户指纹，获取用户指纹图像；
S708，向所述指纹图像缓存设备发送所述用户指纹图像。
其中，所述ADC的输出信号应尽可能覆盖ADC全量程。
具体实现中，由于上述抵消电路1包括：抵消电容选通开关、抵消电容阵列、反馈积分电容Ci、信号采集电容Cs、单端放大器，其中：所述信号采集电容Cs的第一端连接所述采集器的输出端，对应第一输入信号Vin；所述抵消电容选通开关的N个输入端用于接入与所述输入信号Vin的相位相反的第二输入信号Vcan1，所述抵消电容选通开关的N个输出端对应连接抵消电容阵列中的N个抵消电容的第一端，所述N个抵消电容的第二端、所述Cs的第二端连接所述Ci的第一端和所述单端放大器的负输入端，所述单端放大器的正输入端接地；所述Ci的第二端和所述单端放大器的输出端连接所述PGA1；
其中，所述N个抵消电容示意为抵消电容Cc(n)(n＝1～N)，且Cc(k)的电容值为Cc(k-1)的电容值的2倍，k＝2～N+1，N为所述感应电极阵列的行数；
所述抵消电容选通开关的选通信号示意为Scan[n]，且所述Scan[n]有效时对应选通抵消电容Cc(n)；
故而，当所述选通信号为Scan[n]时，所述Vin导致的第一输出和所述Vcan1阶跃导致的第二输出的输出方向相反，进行抵消，抵消后的输出电压为：
其中，Vout为抵消后的输出电压。
结合上述推导出的抵消后的输出电压的计算公式可知，所述控制所述目标扫描区域扫描，并基于预设逐次逼近策略，确定并配置所述抵消电路1的第一抵消配置信号Scan1[n1]具体包括以下步骤：
若当前使能的选通信号Scan[j]对应的所述ADC的输出平均值大于所述ADC的输出上限2Nadc-1，则确定当前使能的选通信号为所述当前使能的选通信号Scan[j]的下一个选通信号，并控制所述目标扫描区域扫描，获取所述ADC的输出平均值；
若当前使能的选通信号Scan[j]对应的所述ADC的输出平均值小于或等于所述ADC的输出上限2Nadc-1，则确定所述抵消电路1的第一抵消配置信号Scan1[n1]为Scan[j]。
举例来说，假设N为8，对应的抵消电路1中的抵消电容阵列为并联的8个抵消电容，且抵消电容选通开关的选通信号Scan[8]有效时，抵消电容选通开关对应选通电容值最大的抵消电容Cc(8)，以此类推可知，抵消电容选通开关的选通信号Scan[n]有效时，抵消电容选通开关对应选通电容值最大的抵消电容Cc(n)，若第一抵消配置信号Scan1[n1]中的n1的值为7，则对应的指纹处理装置控制所述目标扫描区域扫描，并基于预设逐次逼近策略，确定并配置所述抵消电路1的第一抵消配置信号Scan1[n1]的具体过程为：
首先使能抵消电容选通开关的选通信号Scan[8]，即抵消电容选通开关对应选通电容值最大的抵消电容Cc(8)，控制芯片控制感应电极阵列扫描，并采集本次扫描过程中对应接收到的所述ADC的输出平均值；
比较出本次扫描过程对应的所述ADC的输出平均值大于所述ADC的输出范围上限2Nadc-1，则禁能抵消电容选通开关的选通信号Scan[8]；
其次，使能抵消电容选通开关的选通信号Scan[7]，即抵消电容选通开关对应选通电容值次大的抵消电容Cc(7)，控制芯片控制感应电极阵列扫描，并采集本次扫描过程中对应接收到的所述ADC的输出平均值；
比较出本次扫描过程对应的所述ADC的输出平均值小于或等于所述ADC的输出范围上限2Nadc-1，则控制芯片确定n1的值为7，并退出当前逐次逼近过程。
具体实现中，由于上述PGA1包括输入电阻Ri、反馈电阻Rf、第二单端放大器，其中：所述Ri的第一端连接所述抵消电路1的输出端，所述Ri的第二端连接所述Rf的输入端和所述第二单端放大器的负输入端，所述Rf的控制信号输入端用于接入增益控制信号Gain1[m]，所述增益控制信号Gain1[m]用于调整所述Rf的电阻值；所述第二单端放大器的正输入端接地；所述第二单端放大器的输出端和所述Rf的输出端连接抵消电路2；
故而，可以推导出所述PGA1的放大电路增益为：
其中，gain为所述PGA1的放大电路增益。
具体实现中，所述配置目标扫描区域，包括：
当接收主机下发的电路初始化通知时，配置目标扫描区域；
或者，
当检测到用户手指对所述保护层的触控操作时，配置目标扫描区域。
以上对本发明实施例所提供的全局扫描式指纹处理方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种全局扫描式指纹处理方法，用于指纹处理装置，其特征在于，
所述指纹处理装置包括：保护层、胶、指纹采集芯片、采集器、抵消电路1、可编程增益放大器PGA1、抵消电路2、PGA2、模拟数字转换器ADC、控制芯片，其中：
所述保护层通过所述胶与所述指纹采集芯片粘接；所述指纹采集芯片包括N*M个感应电极，且所述N*M个感应电极组成N行M列的感应电极阵列；所述感应电极阵列中的感应电极通过选择开关连接所述采集器，所述选择开关由行选使能信号和列选使能信号控制，所述采集器连接所述抵消电路1，所述抵消电路1连接所述PGA1，所述PGA1连接所述抵消电路2，所述抵消电路2连接所述PGA2，所述PGA2连接所述ADC，所述ADC的输出端连接所述控制芯片；所述控制芯片的第一控制信号输出端连接所述抵消电路1，所述控制芯片的第二控制信号输出端连接所述PGA1，所述控制芯片的第三控制信号输出端连接所述抵消电路2，所述控制芯片的第一控制信号输出端连接所述PGA2；所述控制芯片的指纹图像信号输出端用于连接指纹图像缓存设备；
所述用于所述指纹处理装置的全局扫描式指纹处理方法包括：
配置目标扫描区域，所述目标扫描区域为所述感应电极阵列；
加载所述PGA1和所述PGA2的默认增益；
控制所述目标扫描区域扫描，并基于预设逐次逼近策略，确定并配置所述抵消电路1的第一抵消配置信号Scan1[n1]；
控制所述目标扫描区域扫描，基于所述ADC输出范围确定并配置所述PGA1的第一目标增益；
控制所述目标扫描区域扫描，基于所述预设逐次逼近策略，确定并配置所述抵消电路2的第二抵消配置信号Scan2[n2]；
控制所述目标扫描区域扫描，基于所述ADC输出范围确定并配置所述PGA2的第二目标增益；
控制所述感应电极阵列扫描用户指纹，采集用户指纹图像；
向所述指纹图像缓存设备发送所述用户指纹图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述抵消电路1包括：抵消电容选通开关、抵消电容阵列、反馈积分电容Ci、信号采集电容Cs、单端放大器，其中：
所述信号采集电容Cs的第一端连接所述采集器的输出端，对应第一输入信号Vin；所述抵消电容选通开关的N个输入端用于接入与所述输入信号Vin的相位相反的第二输入信号Vcan1，所述抵消电容选通开关的N个输出端对应连接抵消电容阵列中的N个抵消电容的第一端，所述N个抵消电容的第二端、所述Cs的第二端连接所述Ci的第一端和所述单端放大器的负输入端，所述单端放大器的正输入端接地；所述Ci的第二端和所述单端放大器的输出端连接所述PGA1；
其中，所述N个抵消电容示意为抵消电容Cc(n)(n＝1～N)，且Cc(k)的电容值为Cc(k-1)的电容值的2倍，k＝2～N+1，N为所述感应电极阵列的行数；
所述抵消电容选通开关的选通信号示意为Scan[n]，且所述Scan[n]有效时对应选通抵消电容Cc(n)；
当所述选通信号为Scan[n]时，所述Vin导致的第一输出和所述Vcan1阶跃导致的第二输出的输出方向相反，进行抵消，抵消后的输出电压为：
其中，Vout为抵消后的输出电压。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制所述目标扫描区域扫描，并基于预设逐次逼近策略，确定并配置所述抵消电路1的第一抵消配置信号Scan1[n1]，包括：
若当前使能的选通信号Scan[j]对应的所述ADC的输出平均值大于所述ADC的输出上限2Nadc-1，则确定当前使能的选通信号为所述当前使能的选通信号Scan[j]的下一个选通信号，并控制所述目标扫描区域扫描，获取所述ADC的输出平均值；
若当前使能的选通信号Scan[j]对应的所述ADC的输出平均值小于或等于所述ADC的输出上限2Nadc-1，则确定所述抵消电路1的第一抵消配置信号Scan1[n1]为Scan[j]。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述PGA1包括输入电阻Ri、反馈电阻Rf、第二单端放大器，其中：
所述Ri的第一端连接所述抵消电路1的输出端，所述Ri的第二端连接所述Rf的输入端和所述第二单端放大器的负输入端，所述Rf的控制信号输入端用于接入增益控制信号Gain1[m]，所述增益控制信号Gain1[m]用于调整所述Rf的电阻值；所述第二单端放大器的正输入端接地；所述第二单端放大器的输出端和所述Rf的输出端连接抵消电路2；
所述PGA1的放大电路增益为：
其中，gain为所述PGA1的放大电路增益。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述配置目标扫描区域，包括：
当接收主机下发的电路初始化通知时，配置目标扫描区域；
或者，
当检测到用户手指对所述保护层的触控操作时，配置目标扫描区域。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述采集器包括开关电路，所述开关电路在采集用户指纹时先置位，并在检测到向用户手指施加的驱动信号Vdr发生阶跃时，输出变化信号，所述变化信号的变换量为：
ΔV＝k*Vdr*Cf/(Cf+Cp)
其中，k为所述开关电路的增益因子，Vdr为向用户手指施加的驱动信号，Cf为用户手指与感应电极之间的寄生电容，所述Cp为感应电极的寄生电容，所述驱动信号包括正弦波或者方波。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，
所述抵消电路2的电路结构与所述抵消电路1的电路结构相同；
所述PGA1的放大电路增益大于所述PGA2的放大电路增益。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，
所述保护层至少包括以下任意一种：蓝宝石盖板、玻璃盖板以及陶瓷。
9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，
所述指纹采集芯片的表面积大于或等于1600um2，所述指纹采集芯片中的感应电极之间的中心间距为50um，所述指纹采集芯片的分辨率为508DPI。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，
所述ADC为差分ADC，所述差分ADC的输入范围为-Vmax至+Vmax，所述差分ADC的输出范围为0～2Nadc-1，所述差分ADC的位宽Nadc大于或等于M；
所述指纹图像缓存设备包括存储器和/或图形处理器GPU。
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