專利名稱：視覺(jué)加密技術(shù)的可信任顯示設(shè)備的制作方法
本專利申請(qǐng)涉及視覺(jué)加密技術(shù)的顯示設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種可用于任意不可信任顯示設(shè)備上的可信任顯示設(shè)備和一種在其上重建圖片消息的方法。
視覺(jué)加密技術(shù)(M.Naor，A.ShamirVisual Cryptology，Eurocrypt’94，Springer-Verlag LNCS vol.950，Spring-Verlag，1995，pp1-12)可以簡(jiǎn)單的描述如下。圖像被分成兩個(gè)隨機(jī)的部分，圖像加上隨機(jī)化和隨機(jī)化本身。因?yàn)殡S機(jī)化，每一部分都不包含關(guān)于原始圖像的信息。然而，當(dāng)兩個(gè)部分物理重疊時(shí)就重建了原始圖像。
如果兩部分沒(méi)有配合在一起，則沒(méi)有關(guān)于原始圖像的信息泄漏，并且產(chǎn)生隨機(jī)圖像。因此，如果雙方希望使用視覺(jué)加密技術(shù)進(jìn)行交流時(shí)，他們必須共享該隨機(jī)化?；緢?zhí)行過(guò)程是給予接收方包含隨機(jī)化的透明度。然后發(fā)送者使用該隨機(jī)化特性將原始消息隨機(jī)化，然后傳遞該隨機(jī)化的消息給位于透明物體或任何其他裝置上的接收者。接收者將這兩個(gè)透明物體相互重疊放置，還原所述消息。該方案可以和一次密鑰加密(one time pad)相比較。
當(dāng)使用兩個(gè)顯示屏(例如兩塊液晶顯示屏)時(shí)可以獲得更為靈活的執(zhí)行方法。第一塊屏幕顯示圖像加上隨機(jī)化，第二屏幕顯示隨機(jī)化本身。如果屏幕相互重疊放置，即疊加，則呈現(xiàn)重建的圖像。這種能夠使用視覺(jué)加密技術(shù)重建所產(chǎn)生的圖片消息的設(shè)備可以，例如，利用液晶顯示器中液晶單元的偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)。這種設(shè)備在歐洲專利申請(qǐng)02075527.8(attorney docket PHNL020121)和歐洲專利申請(qǐng)02078660.4(attorney docket PHNL020804)中有所描述。
液晶顯示器中的偏振濾光器只傳輸特定偏振的光。通常液晶單元使經(jīng)過(guò)它的光偏振旋轉(zhuǎn)一定的角度。如果單元上施加足夠的電壓，則沒(méi)有旋轉(zhuǎn)發(fā)生。這被稱為“激活”單元。如果入射光偏振的總旋轉(zhuǎn)在經(jīng)過(guò)兩塊重疊的液晶層之后，垂直于第二偏振濾光器的偏振方向，則光將不可見(jiàn)。
在接收信息單元序列(優(yōu)選地為二進(jìn)制值的序列)后，所述設(shè)備通過(guò)激活或不激活液晶層中的單元在第一液晶顯示器上呈現(xiàn)序列。在產(chǎn)生任何顯示(即，信息單元在接收時(shí)被顯示)之前，不需要任何處理或者解密步驟。在第二顯示器上顯示另一圖案，所述另一圖案完全是基于密匙序列產(chǎn)生的。
圖像的重建通過(guò)精確對(duì)準(zhǔn)疊加第一和第二顯示器來(lái)執(zhí)行，使得用戶可以看到重建的圖片消息。所述重建是直接通過(guò)人眼而不是通過(guò)可能暴露的設(shè)備執(zhí)行。視覺(jué)加密技術(shù)的利用使得保密信息的交流更為安全。
依據(jù)是否黑、白或彩色圖片消息將被編碼和重建，圖片消息的像素可以進(jìn)行二進(jìn)制編碼，或可以在編碼中使用消息像素的強(qiáng)度。
然而，試圖使用上述執(zhí)行方法的現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)重要問(wèn)題是，兩個(gè)顯示器的液晶層必須在沒(méi)有插入偏振濾光器的情況下交疊。否則這些濾光器將阻擋一部分光，使圖形重建失敗。
解決該問(wèn)題的一種現(xiàn)有技術(shù)方案是提供一種作為不可信任顯示器的LCD顯示器，其中偏振濾光器可以被移開(kāi)或置換。對(duì)于用作第一不可信任顯示器、公共計(jì)算機(jī)終端、ATM機(jī)或其他常規(guī)設(shè)計(jì)的一般目的設(shè)備(使用例如液晶層上具有偏振濾光器LCD顯示器，CRT顯示器或聚合物(polyled)顯示器)的系統(tǒng)，執(zhí)行視覺(jué)加密技術(shù)是很笨拙的。
相應(yīng)的，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠在任何不可信任顯示設(shè)備上使用的改進(jìn)的可信任顯示設(shè)備。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種基于液晶顯示器中液晶單元的偏振旋轉(zhuǎn)效應(yīng)的改進(jìn)的可信任顯示設(shè)備。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種在可信任顯示設(shè)備的顯示屏上重建圖片消息的改進(jìn)方法。
本發(fā)明的其他目的和特點(diǎn)將在下面參照附圖的詳細(xì)描述中變得顯而易見(jiàn)。然而，需要理解的是，附圖的設(shè)計(jì)僅用于說(shuō)明目的，并不是限制本發(fā)明，本發(fā)明將受限于附屬的權(quán)利要求書(shū)。還需要理解的是，附圖沒(méi)有必要按比例示出，除非特別聲明，它們僅僅概念性的闡述了這里描述的結(jié)構(gòu)和過(guò)程。
附圖中，相同的附圖標(biāo)記代表相似的元件

圖1示出了根據(jù)第一實(shí)施例的可信任液晶顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖，這里示出的可信任液晶顯示設(shè)備與一般設(shè)計(jì)的不可信任的液晶顯示設(shè)備結(jié)合使用，即液晶層上具有偏振濾光器。
圖2示出了根據(jù)第二實(shí)施例的可信任液晶顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖，這里示出的可信任液晶顯示設(shè)備與利用發(fā)射顯示設(shè)備的不可信任設(shè)備結(jié)合使用。
圖1示出了根據(jù)第一實(shí)施例的基于液晶顯示屏1a的可信任顯示設(shè)備1的結(jié)構(gòu)圖。這里示出的可信任顯示器1和一般設(shè)計(jì)的不可信任液晶顯示器2結(jié)合使用，即，液晶層2a上有偏振濾光器2b(圖1中液晶層2a的右邊)，液晶層2a下有附加的偏振濾光器2c(圖1中液晶層2a的左邊)，其中不可信任顯示器由光源2d照亮。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，兩個(gè)顯示器1和2都以3×3的像素顯示器示出，但對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯然它們可以包括任意數(shù)目像素。
可信任顯示設(shè)備1包括第一偏振濾光器1b，液晶層1a，其第二面基本被第一偏振濾光器1b覆蓋。可信任顯示設(shè)備1的液晶層1a的每個(gè)像素是獨(dú)立尋址的，傳感器層1c的層安置在所述液晶層1a的第一面，所述液晶層1a嵌入在所述像素中，這樣顯示器1的每個(gè)像素都優(yōu)選地至少具有一個(gè)獨(dú)立的傳感器。每個(gè)傳感器這樣安置，當(dāng)顯示器1，2如圖1所示交疊時(shí)，將感測(cè)由不可信任顯示器2的基本像素呈現(xiàn)的信息。在備選的實(shí)施例中，僅顯示設(shè)備1的一部分配備有傳感器，或者僅像素的子集配備有傳感器，或者兩者都配備有傳感器。
下文中為便于說(shuō)明，假定不可信任顯示器2的偏振濾光器2b是水平偏振的。實(shí)際上，不可信任顯示器上的偏振濾光器2b的偏振方向可以是任意方向，該方向可以通過(guò)可信任顯示設(shè)備1測(cè)量，例如通過(guò)在不可信任顯示器2上裝配覆蓋有水平和垂直偏振濾光器的兩個(gè)區(qū)域并且測(cè)量這些區(qū)域發(fā)射的光強(qiáng)可實(shí)現(xiàn)該測(cè)量，可以推算出不可信任顯示器2上的偏振濾光器的偏振方向。
可信任計(jì)算機(jī)(未示出)將根據(jù)下面的步驟在不可信任顯示器2上呈現(xiàn)其信息，該方案以黑白圖像解釋，但很容易擴(kuò)展到灰度級(jí)和彩色方案。可信任計(jì)算機(jī)建立一個(gè)僅包括黑、白像素的隨機(jī)共享部分。如果圖像以長(zhǎng)度為n的位串I∈Z2n代表，密匙為K，所述密匙是使用偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器計(jì)算的，所述偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器是與用戶中的一個(gè)同步，該隨機(jī)共享部分R∈Z2n由下式給出R＝IK而且，0解釋為白，1解釋為黑。不可信任顯示器2的液晶層2a驅(qū)動(dòng)如下。如果R的第i位為0，則電壓必須施加到不可信任顯示器2的液晶層2a的第i個(gè)單元。因此，白光從不可信任顯示器2的第i單元發(fā)出。如果R的第i位等于1，不可信任顯示器2的第i個(gè)像素將不變黑，而是使其變白。然而，第i個(gè)像素將在一個(gè)極短時(shí)間內(nèi)閃爍。該閃爍是光學(xué)編碼信息的一個(gè)實(shí)例。一段很短的時(shí)間之后，這段時(shí)間一些像素閃爍，不可信任顯示器2將變成全白，并且將用作背光。在圖1所述的例子中，不可信任顯示器2的閃爍像素以字母“r”標(biāo)記。
可信任顯示器1的密匙發(fā)生器由兩個(gè)算法構(gòu)成。第一部分由在不可信任顯示器2沒(méi)有頂部偏振濾光器2b時(shí)使用的算法構(gòu)成，稱為算法1。算法的第二部分將在后面解釋，稱為算法2。
可信任顯示器1的第i個(gè)像素的傳感器測(cè)量不可信任顯示器2的像素是否閃爍。如果它不閃爍，則它解釋不可信任顯示器2的入射光是水平偏振的，所述水平偏振為不可信任顯示器2頂部的偏振濾光器2b的方向，如我們假設(shè)的。算法1然后根據(jù)K的第i個(gè)密匙位的值計(jì)算光的偏振旋轉(zhuǎn)的角度，并在液晶層1a的第i個(gè)單元上施加適當(dāng)?shù)碾妷骸?br> 如圖1最右端的圖像輸出方案3所示，如果不可信任顯示器2的像素不閃爍，相應(yīng)的可信任顯示器1的像素沒(méi)有標(biāo)記為“r”，則可信任顯示器1的像素將變白，即，傳遞水平偏振光。如果不可信任顯示器2的像素不閃爍，相應(yīng)的可信任顯示器1的像素標(biāo)記為“r”，可信任顯示器1的像素將變黑，即，穿過(guò)的光將呈現(xiàn)一種正交于入射光的偏振方向，因而被第一偏振濾光器1b阻擋。
當(dāng)?shù)趇個(gè)像素閃爍時(shí)，可信任顯示器1的第i個(gè)像素的傳感器記錄該點(diǎn)，并傳遞該信息到密匙產(chǎn)生算法1和2。密匙產(chǎn)生算法1解釋該信息為偏振方向是垂直偏振，即正交于實(shí)際的偏振方向(因?yàn)椴豢尚湃物@示器2上的水平偏振濾光器2b，該實(shí)際偏振方向?yàn)樗椒较?。然后根據(jù)K的第i位計(jì)算，如果不可信任顯示器2的出射光為垂直偏振，輸出光是何種顏色c。現(xiàn)在，算法2計(jì)算需要對(duì)不可信任顯示器2出射的垂直偏振光施加哪個(gè)旋轉(zhuǎn)以獲得所需顏色c。然后計(jì)算在第i個(gè)液晶單元上所需要施加的電壓。
圖1的最右端的視覺(jué)輸出方案進(jìn)一步示出，如果不可信任顯示器2的像素閃爍，而且相應(yīng)的可信任顯示器1的像素沒(méi)有標(biāo)記為“r”，則可信任顯示器1的像素將變黑，即經(jīng)過(guò)的光將呈現(xiàn)一種正交于入射光偏振方向的偏振方向，因而被第一偏振濾光器1b阻擋。如果不可信任顯示器2的像素閃爍，而且相應(yīng)的可信任顯示器1的像素標(biāo)記為“r”，可信任顯示器1的像素將變白，即傳遞水平偏振光。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員這一點(diǎn)是明確的，即，上述解釋使用液晶顯示器在水平方向傳遞附加光學(xué)編碼信息的方式不限于閃爍。其他技術(shù)例如強(qiáng)度變化也可以用來(lái)傳遞該信息。
圖2示出，如果第二偏振濾光器1d(可能是可切換的偏振濾光器)被加到圖1中可信任顯示器1的底部，傳感器層1c之下(圖2中1c的左邊)，相同的技術(shù)可以使用在可信任顯示設(shè)備1上，所述顯示設(shè)備1和使用發(fā)射顯示器2(例如CRT顯示器，聚合物顯示器或類似物)的不可信任設(shè)備結(jié)合使用。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，從不可信任顯示器2傳遞像素狀態(tài)到可信任顯示器1以重建視覺(jué)加密技術(shù)消息的相同技術(shù)可以應(yīng)用到基于任何顯示屏類型的可信任顯示器1上。
一種在可信任顯示設(shè)備的顯示屏上重建圖片消息的方法，所述顯示屏具有多個(gè)獨(dú)立尋址的像素和傳感器，包括以下步驟在不可信任顯示器上，疊加所述可信任顯示設(shè)備的所述顯示屏；使用所述傳感器，感測(cè)不可信任顯示器的基本像素呈現(xiàn)的信息；基于所述感測(cè)信息，調(diào)整所述可信任顯示設(shè)備的所述顯示屏的像素的活性。
在另一個(gè)實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟，一旦調(diào)整所述可信任顯示設(shè)備的所述顯示屏的像素的活性的步驟被執(zhí)行，則操作不可信任顯示設(shè)備作為可信任顯示設(shè)備的背光。
這樣，盡管在優(yōu)選實(shí)施例中示出、描述和指出了本發(fā)明的基本新穎特征，但需要理解的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不偏離本發(fā)明精神的情況下，可以對(duì)所述器件及其操作進(jìn)行各種形式和細(xì)節(jié)上的省略、替代和修改。例如很明顯，這種以基本相同的方法執(zhí)行基本相同的功能獲得相同結(jié)果的元件和方法步驟的所有組合都在本發(fā)明范圍內(nèi)。而且，需要注意，以本發(fā)明的任何公開(kāi)形式或?qū)嵤├境龅暮?或描述的結(jié)構(gòu)和/或元件和/或方法步驟可以和其他公開(kāi)的或描述的或建議的形式或作為設(shè)計(jì)選擇的一般情況實(shí)施例結(jié)合使用。因此它的目的是表明本發(fā)明僅受附屬權(quán)利要求書(shū)的限制。
權(quán)利要求
1.一種可信任顯示設(shè)備(1)，疊加于不可信任顯示器(2)之上，所述可信任顯示設(shè)備用于重建圖片消息，所述設(shè)備包括顯示屏(1a)，其具有多個(gè)獨(dú)立尋址像素和多個(gè)與所述顯示屏(1a)的像素的至少一個(gè)子集相關(guān)聯(lián)的傳感器(1c)，它們這樣排列，當(dāng)顯示器(1，2)交疊時(shí)，能夠檢測(cè)不可信任顯示器(2)的基本像素所呈現(xiàn)的光學(xué)編碼信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示設(shè)備，其中，所述顯示屏(1a)的像素的所述子集包括所述顯示屏(1a)的所有像素。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的顯示設(shè)備，其中，所述顯示設(shè)備(1)進(jìn)一步包括至少一個(gè)與所述顯示屏(1a)的每個(gè)像素相關(guān)的傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任何一個(gè)所述的顯示設(shè)備，其中，光學(xué)編碼信息以時(shí)間或幅度調(diào)制光強(qiáng)形式表示。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任何一個(gè)所述的顯示設(shè)備，其中，所述顯示設(shè)備(1)進(jìn)一步包括基于所述感測(cè)信息調(diào)整像素活性的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任何一個(gè)所述的顯示設(shè)備，其中所述顯示屏(1a)是液晶顯示屏，其第一面包括所述傳感器(1c)，第二面基本被第一偏振濾光器(1b)覆蓋，并且所述顯示設(shè)備(1)進(jìn)一步用來(lái)接收作用在所述傳感器(1c)上的第一偏振方向的入射光。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示設(shè)備，其中，所述顯示設(shè)備(1)進(jìn)一步包括密匙發(fā)生器，用來(lái)根據(jù)基于所述感測(cè)信息的第一或第二算法激活像素。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的顯示設(shè)備，其中，所述第一算法用來(lái)解釋顯示光學(xué)編碼信息的像素，所述第二算法用來(lái)解釋其他像素。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的顯示設(shè)備，其中，當(dāng)所述信息指示應(yīng)該考慮入射光以具有不同于所述第一偏振方向的偏振方向時(shí)，所述第二算法用來(lái)計(jì)算像素狀態(tài)，所述第一算法用來(lái)計(jì)算其他的像素狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的顯示設(shè)備，其中，所述顯示設(shè)備(1)進(jìn)一步包括第二偏振濾光器(1d)，其基本覆蓋所述液晶顯示屏(1a)的所述第一面，所述第二偏振濾光器(1d)布置成提供作用在所述傳感器(1c)上的所述第一偏振方向的入射光。
11.一種在可信任顯示設(shè)備的顯示屏上重建圖片消息的方法，所述顯示屏具有多個(gè)獨(dú)立尋址的像素和傳感器，所述方法包括以下步驟在不可信任顯示器上疊加所述可信任顯示設(shè)備的所述顯示屏；使用所述傳感器感測(cè)不可信任顯示器的基本像素呈現(xiàn)的信息；基于所述感測(cè)信息調(diào)整所述可信任顯示設(shè)備的所述顯示屏的像素的活性。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟一旦所述調(diào)整所述可信任顯示設(shè)備的所述顯示屏的像素的活性執(zhí)行以后，操作不可信任顯示設(shè)備作為可信任顯示設(shè)備的背光。
全文摘要
一種可信任顯示設(shè)備(1)，疊加于不可信任顯示器(2)之上，所述可信任顯示設(shè)備用于重建圖片消息，所述設(shè)備包括顯示屏(1a)，其具有多個(gè)獨(dú)立尋址像素。多個(gè)傳感器(1c)與所述顯示屏(1a)的像素的至少一個(gè)子集相關(guān)聯(lián)，所述多個(gè)傳感器排列成當(dāng)顯示器(1，2)交疊時(shí)，能夠檢測(cè)不可信任顯示器(2)的基本像素所呈現(xiàn)的光學(xué)編碼信息并且基于所述感測(cè)信息調(diào)整像素的激活。
文檔編號(hào)H04K1/00GK1761924SQ200480007225
公開(kāi)日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2004年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月17日
發(fā)明者P·T·圖爾斯, M·T·約翰遜, T·A·M·科維納亞爾, G·J·施里詹 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司