專利名稱：用于重構(gòu)圖形消息的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于重構(gòu)圖形消息的設(shè)備。
隨后可以簡(jiǎn)單描述一下可視密碼術(shù)(M.Naor，A.ShamirVisualCryptology，Eurocrypt′94，Springer-Verlag LNCSVol.950，Springer-Verlag，1995，pp1-12)。一個(gè)圖像被分裂為兩個(gè)隨機(jī)化的部分圖像加上一個(gè)隨機(jī)化，以及隨機(jī)化本身。由于隨機(jī)化，所以任一部分都不包含有關(guān)原始圖像的信息?？墒?，當(dāng)兩個(gè)部分被物理疊加時(shí)，原始圖像被重構(gòu)。在

圖1中給出了一個(gè)示例原始圖像100被分裂為部分(share)110和120，它們?cè)诒恢丿B時(shí)導(dǎo)致重構(gòu)的圖像130。
如果兩個(gè)部分彼此不匹配，則有關(guān)原始圖像的信息不被顯示并且產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)圖像。因此，如果雙方想使用可視密碼術(shù)通信，則它們不得不共享所述隨機(jī)化。一個(gè)基本的實(shí)施會(huì)是向接收方給出一個(gè)包含隨機(jī)化的透明體(transparency)。該發(fā)送方然后會(huì)使用此隨機(jī)化來(lái)把原始消息隨機(jī)化，并在透明體上或者通過(guò)任何其它裝置把隨機(jī)化消息發(fā)送到接收方。該接收方把這兩個(gè)透明體彼此疊放并恢復(fù)這則消息。此方案可以與一次密鑰加密(pad)相比。
當(dāng)使用兩個(gè)顯示屏、例如兩個(gè)LCD屏幕(液晶顯示屏幕)時(shí)，獲得一種更靈活的實(shí)現(xiàn)方式。第一液晶顯示屏再現(xiàn)加入隨機(jī)化的圖像而第二液晶顯示屏顯示隨機(jī)化本身。如果屏幕被放在彼此的頂部，則出現(xiàn)重構(gòu)的圖像。
圖2說(shuō)明了在上面的參考文件中由Naor和Shamir設(shè)計(jì)的可視密碼術(shù)過(guò)程。在這里說(shuō)明單個(gè)像素的所述處理，但是，當(dāng)然源圖像中的每個(gè)像素都用這種方式來(lái)處理。
原始圖像100的每個(gè)像素被轉(zhuǎn)換為四個(gè)子像素。為了生成此像素的第一部分S1，四個(gè)像素中的兩個(gè)被隨機(jī)選擇為黑色(不透明的)，而另外兩個(gè)被選擇為白色(透明的)。為了生成此像素的另外那個(gè)部分S2，如果原始圖像中的相應(yīng)像素為白色，則四個(gè)子像素被拷貝，而如果原始像素為黑色則它們被反轉(zhuǎn)。對(duì)于每個(gè)像素，四個(gè)像素的哪兩個(gè)應(yīng)該為黑色(不透明的)，需要做出一個(gè)新的隨機(jī)選擇。像素分裂為子像素的數(shù)量可以任意選擇，但是應(yīng)該至少為兩個(gè)。
這樣一來(lái)，形成兩個(gè)子像素集合(collection)。這些集合構(gòu)成兩個(gè)部分。兩個(gè)部分都沒(méi)有給出有關(guān)原始像素顏色的任何信息。在所有情況中，在任一部分中被選擇來(lái)表示原始像素的一些子像素為黑色，其余的為白色。另外，所有可能的黑白組合同樣可能出現(xiàn)，因?yàn)閷?duì)于每個(gè)像素，用概率p＝0.5獨(dú)立地做出隨機(jī)選擇。
為了重構(gòu)原始圖像，兩個(gè)部分S1和S2要被疊加，即要被在相互的頂部。這如圖2的最后一列(R)所示。如果原始像素為黑色(P2)，那么來(lái)自部分S1和S2的子像素的疊加將導(dǎo)致四個(gè)黑色子像素。如果原始像素為白色(P1)，那么來(lái)自部分S1和S2的子像素的疊加將在重構(gòu)的圖像130中導(dǎo)致一種黑白圖案，當(dāng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)觀看時(shí)，它常常顯為灰色。
如果兩個(gè)部分彼此不匹配，則有關(guān)原始圖像的信息不被顯示并且產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)圖像。如果不知道這兩個(gè)部分，則對(duì)應(yīng)于原始圖像100中一個(gè)白色像素的一組子像素的概率等于對(duì)應(yīng)于原始圖像100中一個(gè)黑色像素的那個(gè)組的概率。
很明顯上面的方案有一些缺點(diǎn)。首先，為了在重構(gòu)的圖像130中顯示同一級(jí)別的細(xì)節(jié)，則部分110、120需要四倍于原始圖像100的更高分辨率。這使得重構(gòu)的圖像130有原始圖像100的四倍那么大。
另外，與原始圖像100的對(duì)比度和亮度相比，重構(gòu)的圖像130的對(duì)比度和亮度嚴(yán)重降低。這是由原始圖像100中的白色像素在重構(gòu)方圖像130中變成黑白像素圖案。這還在原始圖像100中黑色部分的邊緣處引起細(xì)微的失真。這些效果在圖1中可以清楚地看到。
與本申請(qǐng)具有相同申請(qǐng)人的歐洲專利申請(qǐng)02075178.0(代理人文檔號(hào)PHNL020050)提供了一種用于重構(gòu)圖形消息的方法與設(shè)備。在接收到信息單元序列(優(yōu)選地，二進(jìn)制數(shù)值序列)之后，所述設(shè)備在第一顯示屏上再現(xiàn)所述序列，而不用在任何顯示發(fā)生之前執(zhí)行任何處理或解密步驟。這些信息單元被顯示為正如它們被接收時(shí)的那樣。在第二顯示屏上顯示另一圖案，它是完全基于一個(gè)密鑰序列而生成的。在本申請(qǐng)中引入這個(gè)歐洲專利申請(qǐng)已供參考。
通過(guò)以正確的對(duì)準(zhǔn)形式重疊第一和第二顯示屏來(lái)執(zhí)行圖像的重構(gòu)，以致用戶看得見(jiàn)重構(gòu)的圖形消息。重構(gòu)由人類眼睛直接執(zhí)行而不是由可以折衷的設(shè)備來(lái)執(zhí)行。這使得使用可視密碼術(shù)傳送秘密信息更安全。
正如在上面解釋的，現(xiàn)有技術(shù)的可視密碼術(shù)系統(tǒng)依賴極化光的使用來(lái)在重構(gòu)中保持原始圖像的清晰度(clarity)和銳度(sharpness)。可是，極化光的使用嚴(yán)重地將顯示的亮度大降低了約50％。此外，上面提到的現(xiàn)有技術(shù)的可視密碼術(shù)系統(tǒng)要求面板(至少一部分面板)處于直接接觸中而沒(méi)有一個(gè)中間極化器存在。結(jié)果，必須為了使用密碼而定制此類面板或屏幕(為了方便的原因，此后稱為″顯示屏(display)″)。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種更有效的、供可視密碼應(yīng)用使用的設(shè)備，并且當(dāng)與可視密碼應(yīng)用一起使用時(shí)，提供一種平均起來(lái)比上述顯示屏更明亮的顯示屏。
根據(jù)本發(fā)明在如權(quán)利要求1中的設(shè)備中實(shí)現(xiàn)此目的。這些顯示屏實(shí)現(xiàn)起來(lái)簡(jiǎn)單且便宜，不需要定制，不依賴極化光并且由于光閥(lightvalve)和透射的(transmissive)、發(fā)射的(emissive)、反射的(reflective)或半透反射(transflective)的顯示屏的組合，平均產(chǎn)生一個(gè)比現(xiàn)有技術(shù)更明亮的重構(gòu)的圖像。
如果顯示屏之一被具體化為一個(gè)反射的顯示屏，則它優(yōu)選地被實(shí)現(xiàn)為光源和如下之一組成的組合液晶顯示屏，電絡(luò)(electrochromic)顯示屏，機(jī)電(electromechical)顯示屏，電解(electrowetting)顯示屏和電泳(elecrophoretic)顯示屏，或者被具體化為混合鏡(hybridmirror)，如與本申請(qǐng)具有相同申請(qǐng)人的國(guó)際專利申請(qǐng)PCT/IB01/02516(代理人文檔號(hào)PHNL010007)所述。
濾色器或其他再現(xiàn)方法(比如向顯示屏像素本身提供固有的顏色)可以被提供于顯示屏中以使重構(gòu)的圖像以任何期望的顏色呈現(xiàn)。各種其它有利的實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中被闡述。
本發(fā)明這些以及其他方面將從如圖所示的實(shí)施例中變得明顯，并且參考這些實(shí)施例而被闡明，附圖中圖1示出了一個(gè)原始圖像、通過(guò)對(duì)原始圖像可視加密而獲得的兩個(gè)部分、以及通過(guò)疊加這兩個(gè)部分而獲得的一個(gè)重構(gòu)圖像；圖2說(shuō)明了在上面的參考文件中由Naor和Shamir設(shè)計(jì)的可視密碼術(shù)處理；圖3A、3B、4、5A和5B說(shuō)明了一種能夠重構(gòu)可視加密信息的設(shè)備的各個(gè)實(shí)施例；
圖6說(shuō)明了在這里任何一個(gè)實(shí)施例上的變型，其中提供了一個(gè)濾色器；和圖7說(shuō)明了設(shè)備中的兩個(gè)顯示屏如何能夠另外被用來(lái)向用戶呈現(xiàn)兩個(gè)分開(kāi)的圖像。
縱觀這些附圖，相同的附圖標(biāo)記表示類似或者相應(yīng)的特征。附圖中指示的一些特征通常以軟件的形式實(shí)現(xiàn)，并且如此表示軟件實(shí)體，比如軟件模塊或?qū)ο蟆?br> 上述歐洲專利申請(qǐng)02075178.0(代理人文檔號(hào)PHNL020050)廣泛描述了一種設(shè)備的基本構(gòu)造，包括用于接收信息單元序列的接收裝置；被安排用于通過(guò)根據(jù)所述序列激活第一光電(electro-optical)層中的格元(cell)來(lái)顯示所述信息單元序列的第一顯示屏；被安排用于根據(jù)一個(gè)密鑰序列中的單元而激活第二光電層中的格元的第二顯示屏，其中第一和第二顯示屏被安排來(lái)彼此疊加。為了簡(jiǎn)潔的原因，在這里不重復(fù)這些描述。本發(fā)明提供那個(gè)設(shè)備的第一和第二顯示屏的各種有利實(shí)施例。
一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備包括具有各自光電層的兩個(gè)矩陣顯示屏。第一層顯示正如從服務(wù)器中收到那樣的序列。第二層顯示基于一個(gè)密鑰序列的一個(gè)圖案，例如通過(guò)把該密鑰序列使用作為一種子(seed)來(lái)生成一個(gè)偽隨機(jī)比特序列，以便初始化一個(gè)偽隨機(jī)數(shù)生成器(PRNG)。然后，依靠該偽隨機(jī)比特序列來(lái)激活第二顯示屏中的格元(例如把一個(gè)足夠的電壓施加到它們上)。
當(dāng)?shù)谝缓偷诙@示屏順序地彼此疊加時(shí)，消息被可視地重構(gòu)。因?yàn)閮蓚€(gè)顯示屏每一個(gè)都有效地顯示一個(gè)可視地加密的圖像的一部分，所以用戶現(xiàn)在可以觀測(cè)到表示這則消息的重構(gòu)的圖像。
優(yōu)選地，第二顯示屏被并入到與第一顯示屏物理分離的一個(gè)單元中，并且裝備有一個(gè)用于存儲(chǔ)密鑰序列的存儲(chǔ)器。如果密鑰序列與一個(gè)PRNG聯(lián)合使用，或者作為一個(gè)對(duì)稱密碼或其它技術(shù)的輸入，來(lái)生成一個(gè)根據(jù)其能夠重構(gòu)圖案的比特序列，那么在該單元中還需要一個(gè)處理器。該單元然后可以被放置在主設(shè)備中的顯示屏上，或者插入在主設(shè)備中的槽中，以便重疊兩個(gè)顯示屏?？煞值膯卧瓌t上可以比第一顯示屏小很多，從而顯著降低了構(gòu)成此單元的成本。
在第一和第二顯示屏或者是它們被并入到其中的單元和主設(shè)備之間應(yīng)該就不存在電的、光的或者其他通信路徑。因?yàn)閳D案和密鑰序列是以數(shù)字(電子)的形式提供，所以任何這樣的通信路徑可能會(huì)被攻擊者濫用來(lái)獲得圖案和/或密鑰序列。
圖3A中，較下層LL包括一個(gè)發(fā)射顯示屏，例如，聚合物L(fēng)ED、OLED、場(chǎng)致發(fā)射顯示屏或陰極射線管。較上層UL包括具有透明材料的光閥，它可以被作成吸收、反射或散射。光閥是對(duì)入射光的透射進(jìn)行空間調(diào)制的矩陣顯示屏。一些示例為液晶顯示屏LCD、電泳顯示屏、電絡(luò)顯示屏、電解顯示屏、以及當(dāng)操作在透明的與或者吸收的、反射的或者散射的光狀態(tài)之間的一個(gè)模式下操作的混合鏡。
通過(guò)把較上層UL(可分的單元)疊加在較下層LL(主設(shè)備)上，由各自顯示屏產(chǎn)生的兩個(gè)互補(bǔ)的圖案被合并，并且原始圖像IMG被重構(gòu)。圖3B是圖3A實(shí)施例的變型，其中，較下層LL是具有一個(gè)外部光源的光閥。
在圖4中另一實(shí)施例被示出，在其中，較上層UL包括一個(gè)光閥顯示屏，而較下層包括一個(gè)具有固有反射性的顯示屏，比如電泳顯示屏、PDLC或者主客(guest-host)材料。其他顯示屏類型也可以包括一個(gè)反射分量，以促進(jìn)反射。示例有液晶顯示屏、電絡(luò)顯示屏、電解顯示屏以及混合鏡，它可以在反射的或者散射的和吸收的、透射的光狀態(tài)之間的一個(gè)模式下操作時(shí)使用。較下層現(xiàn)在被用于在一定像素反射入射光并在其它像素處透射或吸收之。
在這個(gè)實(shí)施例中，較下層LL被提供于上面提到的分開(kāi)的單元中，在那上面，由密鑰序列表示的圖案被顯示。在較下層LL是雙穩(wěn)態(tài)的情況下，那么可以以非常低的功率驅(qū)動(dòng)之，并且它因此很適合于小型設(shè)備。這樣一來(lái)，分開(kāi)的單元只有非常適度的功率要求。優(yōu)選地，主設(shè)備裝備有一個(gè)槽，該單元可以被插入在其中。這使得適當(dāng)?shù)匕卜泡^上層和較下層對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)非常容易。
圖5A-B示出了另一實(shí)施例，其中較上層UL是一個(gè)光閥顯示屏，而較下層LL是一個(gè)半透反射式顯示屏。再一次，較下層LL被提供于該單元中，而較上層UL被提供于主設(shè)備中。
這個(gè)實(shí)施例可被使用在反射或透射模式中。較下層LL用透明材料制成，它能夠被作成是吸收的、反射的或散射的。示例有電泳顯示屏、PDLC、主客材料。在反射的模式中，較下層被用來(lái)在一定部分(通常為像素)處反射入射光并且在其他部分處吸收或散射之。在透射模式中，較下層被用來(lái)在一定像素處透射來(lái)自背景光BL的光并且在其他像素處吸收、散射或反射之。
在圖5A中，背景光BL已經(jīng)被激活，并且較下層LL現(xiàn)在被使用于它的透射模式中。在圖5B中，背景光BL未被激活，這意味著較下層LL現(xiàn)在被使用于反射模式中。
上面的任何實(shí)施例都可以用一個(gè)濾色器來(lái)增強(qiáng)，以便使結(jié)果圖像IMG以任何期望的顏色呈現(xiàn)。圖6說(shuō)明了圖3A實(shí)施例的一個(gè)變體，其中濾色器FIL已經(jīng)被直接安裝在較上層UL的上面。很明顯這個(gè)變體同樣可以被應(yīng)用到任何其它實(shí)施例中。濾色器FIL還可以被提供在較上層UL和較下層LL之間。備選地，兩個(gè)顯示屏都可以裝備有濾色器。
值得注意的是例如在散射和透射模式之間切換較上層UL、以及在反射和吸收模式之間切換較下層LL的組合提供了另外的好處，如圖7中說(shuō)明的。兩個(gè)顯示屏現(xiàn)在可以獨(dú)立地被用來(lái)生成能夠從兩側(cè)查看的圖像。一個(gè)圖像IMG1出現(xiàn)在設(shè)備的一側(cè)，但是同時(shí)另一圖像IMG2出現(xiàn)在設(shè)備的另一側(cè)。
對(duì)于此類顯示屏的一種重要應(yīng)用是那些顯示屏彈出的電話。當(dāng)顯示屏被關(guān)閉時(shí)，層UL和LL任一個(gè)可以被放在外面。這樣一來(lái)，一則諸如″There is a visually encrypted message waiting for you″(有你一條可視加密的消息)之類的消息可以作為圖像IMG1或IMG2被示出在這個(gè)″外部″層上，以使用戶看得見(jiàn)它。他因此能選擇彈開(kāi)顯示屏并把設(shè)備切換到密碼模式。在此模式中，較下層LL根據(jù)密鑰序列來(lái)顯示該圖案，而較上層UL根據(jù)接收到的序列來(lái)顯示圖案(反之亦然)。用戶因此能以類似于如圖4所示的方式看到重構(gòu)的圖像IMG。
本發(fā)明可用于從服務(wù)器發(fā)送多種多樣的消息到設(shè)備。例如，像銀行存款余額、私人電子郵件消息、新的PIN碼或口令之類的敏感信息可以被安全地提供給設(shè)備的操作者。
一種特別有用的應(yīng)用是安全地允許設(shè)備的操作者編寫(xiě)一則消息。在這個(gè)實(shí)施例中，該重構(gòu)的消息表示諸如鍵盤(pán)上的鍵之類的多個(gè)輸入裝置。每一輸入裝置表示一個(gè)輸入單詞，所述單詞可被用于將由用戶編寫(xiě)的消息中。這樣的密鑰可以被可視地再現(xiàn)為表示不同數(shù)字字母字符的鍵，或者再現(xiàn)為表示選擇像′Yes′、′No′、′More information′(是，否，更多消息)等等的按鈕。緊跟在密鑰之后，輸入裝置還可以是復(fù)選框、選擇列表、滑動(dòng)塊或通常使用于用戶界面中幫助用戶輸入的其他單元。
用戶現(xiàn)在向提供在較上層UL中或者較上層UL附近的一個(gè)觸敏層的特定點(diǎn)施加壓力，以便選擇特定的輸入裝置。該設(shè)備然后導(dǎo)出其上被施加壓力的一組坐標(biāo)，并把這組坐標(biāo)發(fā)送給服務(wù)器。該設(shè)備不能獲悉哪些輸入裝置被選擇，因?yàn)檫@只有當(dāng)重構(gòu)的圖像可用時(shí)才能被確定出。并且因?yàn)槭褂每梢暶艽a術(shù)，所以重構(gòu)的圖像只對(duì)用戶是可視的，而未儲(chǔ)存在設(shè)備的任何別的位置。
本發(fā)明可用于其中需要從服務(wù)器到客戶設(shè)備的一個(gè)安全通信(反之亦然)的任何種類的設(shè)備中。該設(shè)備可以被具體化為個(gè)人計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、掌上型計(jì)算機(jī)、自動(dòng)提款機(jī)、公眾互聯(lián)網(wǎng)接入終端，或者實(shí)際上不完全被它的用戶信賴的且不包含任何惡意軟件或硬件的任何客戶端設(shè)備。
在權(quán)利要求中，位于括弧之間的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)該被解釋為限制該權(quán)利要求。單詞″包括″不排除除了在權(quán)利要求中列出的那些之外的元件或步驟的存在。元件前面的單詞″一個(gè)″，不排除多個(gè)此類元件的存在。
依靠包括一些截然不同元件的硬件，以及依靠一個(gè)適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)，都能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。在列舉一些裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝置的一些可以用一個(gè)和相同的硬件零件來(lái)具體化。在相互不同的從屬權(quán)利要求中所述的一定措施的僅有的事實(shí)并不表明這些措施的組合不能被用來(lái)優(yōu)化。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括用于接收信息單元序列的接收裝置；被安排用于通過(guò)根據(jù)所述序列激活第一光電層中的格元來(lái)顯示所述信息單元序列的第一顯示屏；被安排用于根據(jù)一個(gè)密鑰序列中的單元而激活第二光電層中的格元的第二顯示屏，其中安排第一和第二顯示屏彼此疊加，并且其中所述第一和第二顯示屏中的一個(gè)包括一個(gè)光閥，所述第一和第二顯示屏的另外一個(gè)包括透射顯示屏、發(fā)射顯示屏、反射顯示屏以及半透反射顯示屏中的一個(gè)。
2.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，另外一個(gè)顯示屏包括光源和如下之一的組合液晶顯示屏、電絡(luò)顯示屏、機(jī)電顯示屏、電解顯示屏、電泳顯示屏、和混合鏡。
3.權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括一個(gè)疊加在所述第一和第二顯示屏的至少一個(gè)上的濾色器。
4.權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括一個(gè)觸敏層，使用它就能夠從用戶收到表示一組坐標(biāo)的輸入；和傳送裝置，用于把接收到的輸入傳送到服務(wù)器。
5.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述第二顯示屏被并入一個(gè)與所述第一顯示屏物理分離的單元中，并且裝備有一個(gè)用于存儲(chǔ)密鑰序列的存儲(chǔ)器。
6.權(quán)利要求5的設(shè)備，其中所述單元還包括一個(gè)處理器，用于根據(jù)一部分密鑰序列來(lái)生成一個(gè)偽隨機(jī)比特流，所述第二顯示屏被安排用于根據(jù)所述比特流來(lái)激活所述第二光電層中的格元。
7.權(quán)利要求5的設(shè)備，其中所述設(shè)備還包括一個(gè)可以插入所述單元的槽。
全文摘要
一種設(shè)備，包括用于接收信息單元序列的接收裝置；被安排用于通過(guò)根據(jù)所述序列激活第一光電層的格元來(lái)顯示所述信息單元序列的第一顯示屏；被安排用于根據(jù)一個(gè)密鑰序列中的單元而激活第二光電層的格元的第二顯示屏，其中安排第一和第二顯示屏彼此疊加，并且所述第一和第二顯示屏其中之一包括一個(gè)光閥，而第一和第二顯示屏的另外一個(gè)包括透射顯示屏、發(fā)射顯示屏、反射顯示屏以及半透反射式顯示屏中的一個(gè)。
文檔編號(hào)G09G3/20GK1647140SQ03807628
公開(kāi)日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2003年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月8日
發(fā)明者P·T·圖爾斯, M·T·約翰遜 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司