本發(fā)明涉及一種圖像顯示系統(tǒng)，尤其能一種基于多狀態(tài)動態(tài)偏光系統(tǒng)和視覺加密技術(shù)的顯示系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，液晶顯示技術(shù)已經(jīng)在桌面電腦顯示器、平板電腦、手機和電視機等電子上廣泛使用。液晶顯示板主要顯示部件包括前后兩個線性偏振片和夾在其中間的液晶層。兩個線性偏振片通常有著固定的夾角，夾角接近或等于直角。顯示控制電路通過在液晶體上施加不同的電壓來改變其偏振的角度從而來實現(xiàn)不同的透光度，而光穿透率的大小會決定顯示像素的灰度。以此原理控制每個像素，便可實現(xiàn)構(gòu)成圖像的顯示。如圖1和圖2演示了一個常規(guī)顯示系統(tǒng)的原理：后偏振片1選擇性的允許具有一定偏振方向的光通過，而液晶層2在控制電路施加的電壓控制下改變扭曲角度來控制光的偏振角度。在圖1中，最終光的偏振角度與前偏振片3方向一致，觀看者眼睛4看到像素為白。在圖2中最終光的偏振角度與前偏振片3的角度垂直，觀看者眼睛4看到像素為黑。當(dāng)最終光的偏振角度在于兩者之間，便可顯示不同的灰度。液晶體在電壓控制下的扭曲角度7，在圖1中扭曲90度，在圖2中為0度。

圖3顯示了常規(guī)顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)。其中，(a)顯示了像素白的狀態(tài)下后偏振片1的方向5和前偏振片3的方向6，(b)顯示了像素為介于黑白之間某一灰度的狀態(tài)時后偏振片1的方向5和前偏振片3的方向6，(c)顯示了像素為黑的狀態(tài)下后偏振片1的方向5和前偏振片3的方向6。在所有狀態(tài)中前后偏振片的方向固定，只有液晶的偏振方向具有不同的狀態(tài)。

顯示器的尺寸和分辨率隨著技術(shù)成熟增加迅速，使得顯示內(nèi)容在遠(yuǎn)距離就可以閱讀或者用儀器記錄。筆記本電腦、平板電腦、智能手機等移動終端的迅速普及使得越來越多的顯示器在公共場所使用，對顯示器顯示內(nèi)容的保護也變得重要。目前普遍使用的工具是被動式電腦防窺片。電腦防窺片利用光學(xué)技術(shù)，將電腦屏幕的可視區(qū)域控制在一定范圍內(nèi)，在一定程度上提高使用者在商務(wù)旅行、公共場所、辦公場合的隱私。但是由于其技術(shù)局限，無法解決在可視角度內(nèi)的信息泄露問題。在實用新型專利CN202563212U中，發(fā)明者提出了一種具有安全模式的影像顯示系統(tǒng)，在使用安全模 式時顯示裝置上不使用第二塊偏振片，而是通過觀看者佩戴的“快門眼鏡”上的偏振系統(tǒng)取代之來實現(xiàn)圖像的顯示。如圖4所示，在該系統(tǒng)中常規(guī)顯示系統(tǒng)中的前偏振片3被取消，由于人眼對偏振現(xiàn)象的不敏感性，裸眼將無法看到顯示的圖像。但是如果在觀看者眼睛4前放置正確角度的偏振片8，即可看到顯示圖像。這在一定程度上可以避免其他裸眼看到顯示圖像。但如果旁觀者眼睛9或圖像記錄儀器前置有同樣角度的偏振片，其也可以看到顯示圖像。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種圖像顯示系統(tǒng)，為需要在公共場合使用智能終端并涉及機國家、商業(yè)機密或個人隱私信息的組織和個人提供一種保護圖像信息的方法，保護用戶信息，避免敏感信息泄露帶來的商業(yè)、法律、經(jīng)濟和社會風(fēng)險和損失，允許用戶在更多復(fù)雜環(huán)境下進行移動辦公。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種利用偏光加密的圖像顯示系統(tǒng)，包括顯示裝置和可調(diào)節(jié)偏振裝置，所述的顯示裝置包括顯示控制單元、通信單元、圖像加密單元和顯示單元，可調(diào)節(jié)偏振裝置包括通信單元、偏振方向控制單元和可調(diào)節(jié)偏振片；所述的圖像加密單元將原始圖像信息加密成若干分存圖像，發(fā)送至顯示控制單元，顯示控制單元將分存圖像按時序送往顯示單元顯示，每一幅分存圖像采用一個隨機的偏振狀態(tài)顯示，所述顯示裝置和可調(diào)節(jié)偏振裝置的通信單元通過一個可加密的通信鏈路進行同步，顯示控制單元通過通信單元將偏振角度發(fā)送給偏振方向控制單元，偏振方向控制單元伺服可調(diào)節(jié)偏振片實現(xiàn)偏振角度。

所述的顯示單元包括背光源、后偏振片、液晶層和一個多功能前置板，所述多功能前置板在需要信息保護的情況下不提供偏振片功能，在不需要信息保護的情況下配置成偏振片，并與顯示控制單元采用相同的偏振狀態(tài)。

本發(fā)明還提供一種利用偏光加密的圖像顯示方法，包括以下步驟：

步驟一：原始圖像輸入至圖像加密單元；

步驟二：圖像加密單元將原始圖像加密成n個分存圖像，n大于等于2；

步驟三：圖像加密單元將分存圖像依次送往顯示控制單元；

步驟四：顯示控制單元控制顯示單元按順序顯示收到的分存圖像，并為每一幅分存圖像隨機選擇一個偏振狀態(tài)；

步驟五：顯示單元顯示收到的一個分存圖像，并按照顯示控制單元的指令實現(xiàn)該 偏振狀態(tài)中液晶層偏振量的預(yù)設(shè)誤差；

步驟六：顯示控制單元向可調(diào)節(jié)偏振裝置輸出當(dāng)前分存圖像的液晶偏振狀態(tài)的預(yù)設(shè)誤差；

步驟七：可調(diào)節(jié)偏振裝置收到當(dāng)前分存圖像的液晶偏振狀態(tài)的預(yù)設(shè)誤差，并通過偏振方向控制單元伺服可調(diào)節(jié)偏振片實現(xiàn)所需偏振角度以補償該誤差；

步驟八：重復(fù)步驟五至七，直到所有n個分存圖像全部顯示完畢；

步驟九：輸入下一副圖像，重復(fù)步驟一至八。

本發(fā)明的有益效果是：使用多狀態(tài)預(yù)設(shè)偏振誤差控制、可調(diào)節(jié)偏振裝置和視覺加密技術(shù)來實現(xiàn)對顯示信息的保護，通過多狀態(tài)偏振誤差控制技術(shù)來避免為授權(quán)者獲得完全的分存圖像從而重造原始圖像，而授權(quán)用戶則使用一個可調(diào)節(jié)偏振裝置，通過一個通信鏈路與顯示裝置的預(yù)設(shè)偏振誤差保持同步，從而獲得完整的分存圖像信息并能恢復(fù)原始圖像信息。

與電腦防窺片相比，本發(fā)明對信息的保護沒有盲區(qū)，可以實現(xiàn)對顯示信息的全方位保護，未經(jīng)授權(quán)的觀看者將無法在所有角度讀取受保護的顯示信息。同時又允許多個授權(quán)的觀看者從寬角度觀看信息，避免了防窺片無法在保護信息的同時進行信息共享的缺陷。

與實用新型專利CN202563212U相比，本發(fā)明可以避免非授權(quán)用戶通過使用偏振片或者其他類似光學(xué)儀器讀取收保護信息的問題，實現(xiàn)對信息的完全保護。

附圖說明

圖1是一個常規(guī)顯示裝置像素為白的狀態(tài)示意圖。

圖2是一個常規(guī)顯示裝置像素為黑的狀態(tài)示意圖。

圖3是常規(guī)顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)示意圖，其中，(a)顯示了像素白的狀態(tài)，(b)顯示了像素為介于黑白之間某一灰度的狀態(tài)，(c)顯示了像素為黑的狀態(tài)。

圖4是一種去除了前偏振片的顯示系統(tǒng)示意圖。

圖5是本發(fā)明特性一的示意圖，使用多狀態(tài)預(yù)設(shè)偏振誤差來實現(xiàn)信息保護。

圖6是本發(fā)明狀態(tài)X的示意圖，其中，(a)、(b)、(c)分別展示了為實現(xiàn)像素白、中間灰度和黑時的液晶體狀態(tài)11，(d)顯示了液晶光穿透率相對施加電壓曲線。

圖7是本發(fā)明狀態(tài)Y的示意圖，其中，(a)、(b)、(c)分別展示了為實現(xiàn)像素白、中間灰度和黑時的液晶體狀態(tài)11，(d)顯示了液晶光穿透率相對施加電壓曲線。

圖8是一個視覺加密的示例圖。

圖9是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1-后偏振片，2-液晶層，3-顯示器內(nèi)置固定前偏振片，4-觀看者眼睛，5-后偏振片偏振化方向，6-前偏振片偏振化方向，7-顯示器液晶層的扭轉(zhuǎn)角度，8-授權(quán)用戶使用的外置前偏振片，9-未經(jīng)授權(quán)者的眼睛，10-未經(jīng)授權(quán)者使用的外置前偏振片，11-預(yù)置狀態(tài)X下液晶層在各個顯示灰度下的扭轉(zhuǎn)角度，12-預(yù)置狀態(tài)X下后偏振片偏振化方向，13-預(yù)置狀態(tài)X下外置前偏振片偏振化方向，14-預(yù)置狀態(tài)Y下液晶層在各個顯示灰度下的扭轉(zhuǎn)角度，15-預(yù)置狀態(tài)Y下后偏振片偏振化方向，16-預(yù)置狀態(tài)Y下外置前偏振片偏振化方向，17-控制電壓值，18-透光率，19-不同透光率下顯示的灰度，20-預(yù)置狀態(tài)X下光穿透率相對施加電壓曲線，21-預(yù)置狀態(tài)Y下光穿透率相對施加電壓曲線，22-顯示控制單元，23-通信鏈路，24-偏振方向控制單元，25-加密后的第一張圖像，26-加密后的第二張圖像，27-解密后的圖像，28-外置可調(diào)節(jié)偏振片，29-背光源，30-后置偏振片，31-液晶層，32-顯示裝置，33-可調(diào)節(jié)偏振裝置，34-圖像加密單元，35-通信單元，36-多功能前置板，37-顯示單元，38-通信單元。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實施例。

圖5展示了本發(fā)明顯示系統(tǒng)的特性一。在顯示系統(tǒng)一側(cè)采用同圖4類似的結(jié)構(gòu)：取消前偏振片，在此基礎(chǔ)上增加一個液晶顯示控制單元22來不斷隨機地選擇顯示系統(tǒng)的N個預(yù)設(shè)狀態(tài)，在每一個預(yù)設(shè)狀態(tài)中液晶層偏振量的有一個預(yù)設(shè)的誤差。于此同時，觀看者4使用一個偏振方向可調(diào)節(jié)的偏振片28，只有偏振片28在一定的偏振角度才能匹配并補償顯示控制單元22的預(yù)設(shè)狀態(tài)中的誤差，從而正確的顯示圖像。應(yīng)此偏振片28偏振方向受控制單元24通過一個通信鏈路23控制。該通行鏈路可通過無線或者有線通信來實現(xiàn)，同時可以通過加密避免其控制信息被泄露。在這種顯示系統(tǒng)中，旁觀者9用固定的偏振系統(tǒng)10將無法獲得所有的顯示信息。

圖6和圖7展示了該顯示系統(tǒng)兩個預(yù)設(shè)狀態(tài)的實例。圖6為狀態(tài)X，在其中可調(diào)節(jié)偏振片28必須被設(shè)定為角度13來觀看正確的顯示圖像。角度12是固定后偏振片1的固定角度。在一定的預(yù)設(shè)狀態(tài)下，前后偏振片必須在圖中所示的角度才能正確的顯示圖像。圖中，(a)、(b)、(c)分別展示了為實現(xiàn)像素白、中間灰度和黑時的液晶體狀態(tài)11。(d)顯示了在該狀態(tài)的液晶光穿透率相對施加電壓曲線20。坐標(biāo)軸17代表了控制電壓 值，坐標(biāo)軸18代表了透光率。19代表了在不同透光率下顯示的灰度。圖7為狀態(tài)Y，其光穿透率相對施加電壓曲線21與20比存在一定位移。因此在相同灰度值下，液晶層偏振的角度也與狀態(tài)X不同，為了匹配這一狀態(tài)，可調(diào)節(jié)偏振片28的偏振方向16必須進行相應(yīng)調(diào)節(jié)來補償這一位移才能正常顯示圖像。角度15是固定后偏振片1的固定角度。圖中，(a)、(b)、(c)分別展示了為實現(xiàn)像素白、中間灰度和黑時的液晶體狀態(tài)14。

圖5中展示的顯示系統(tǒng)能避免旁觀者觀看到全部顯示信息的可能，但是由與隨機狀態(tài)和旁觀者固定偏振系統(tǒng)存在重合的可能，并不能完全消除信息被窺視的可能。本發(fā)明顯示系統(tǒng)特性二利用視覺加密技術(shù)避免這一情況的發(fā)生。視覺加密是一種依靠人眼解密的秘密共享方法，其原理是將一個秘密圖像加密成n張分存圖像，解密時必須有k個(或k個以上)分存圖像疊加，秘密圖像就會呈現(xiàn)出來，而少于k個分存圖像將無法獲得秘密圖像的信息。圖8展示了一個n等于2的實例，其中只有觀看者能夠同時看到第一張圖像25和第二張圖像疊加起來才能看到原本信息27。

圖9展示了本發(fā)明顯示系統(tǒng)，其主要有兩部分構(gòu)成：顯示裝置32和可調(diào)節(jié)偏振裝置33。兩者之間通過一個可加密的通信鏈路23進行同步。顯示控制單元22通過通信單元35、38和通信鏈路23通知可調(diào)節(jié)偏振裝置28的偏振控制單元24所需角度，其伺服可調(diào)節(jié)偏振片28來實現(xiàn)所需角度。顯示裝置32從輸入通道獲得原始圖像信息，通過一個圖像加密單元34將原始圖像信息加密成分存圖像并發(fā)往顯示控制單元22。顯示控制單元22將分存圖像信息按時序送往顯示單元37顯示，并控制其使用一個隨機的預(yù)設(shè)偏振狀態(tài)來顯示每一幅分存圖像，并通過通信鏈路23通知可調(diào)節(jié)偏振裝置33的偏振控制單元24所需角度。顯示單元37包括背光源29，后偏振片30、液晶層31和一個多功能前置板36。多功能前置板36可提供不同的功能，在需要信息保護的情況下其不提供偏振片功能，只起到保護內(nèi)部液晶層的作用。在不需要信息保護的情況下，可以配置成偏振片，并配置顯示單元22使用一個固定的預(yù)置狀態(tài)，使用者將不需要使用被動可調(diào)節(jié)偏振裝置33就可以觀看顯示信息。

本發(fā)明工作時包括以下步驟：

步驟一：原始圖像輸入至圖像加密單元34；

步驟二：圖像加密單元34通過視覺加密算法將原始圖像加密成n個分存圖像，n是可以設(shè)置值；

步驟三：圖像加密單元34將分存圖像送往顯示控制單元22；

步驟四：顯示控制單元22控制顯示單元37按順序顯示收到的分存圖像，并為每一幅分存圖像隨機選擇顯示系統(tǒng)的N個預(yù)設(shè)狀態(tài)之一；

步驟五：顯示單元37顯示收到第一個分存圖像，并按照顯示控制單元22的指令實現(xiàn)該預(yù)設(shè)狀態(tài)中液晶層偏振量的預(yù)設(shè)誤差；

步驟六：顯示控制單元22通過通信單元35和通信鏈路23通知可調(diào)節(jié)偏振裝置33目前顯示分存圖像的液晶偏振量的預(yù)設(shè)誤差；

步驟七：可調(diào)節(jié)偏振裝置33通過通信單元38收到目前預(yù)設(shè)狀態(tài)偏振量誤差信息，并通過偏振方向控制單元24來伺服可調(diào)節(jié)偏振片28來實現(xiàn)所需偏振角度以補償該誤差，從而實現(xiàn)該分存圖像的正確顯示；

步驟八：系統(tǒng)重復(fù)步驟五至七直到所有n個分存圖像全部顯示完畢。人眼睛將會將看到n個分存圖像的疊加，從而看到解密的原始圖像；

步驟九：輸入下一副圖像，重復(fù)步驟一至八。