CN106483701A - 一种图像显示系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种图像显示系统及其方法，图像加密单元将原始图像信息加密成若干分存图像，发送至显示控制单元，显示控制单元将分存图像按时序送往显示单元显示，每一幅分存图像采用一个随机的偏振状态显示，显示控制单元通过通信单元将偏振角度发送给偏振方向控制模块，偏振方向控制模块伺服可调节偏振片实现偏振角度。本发明对信息的保护没有盲区，允许多个授权的观看者从宽角度观看信息，避免非授权用户通过使用偏振片或者其他类似光学仪器读取收保护信息的问题，实现对信息的完全保护。

Description

一种图像显示系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种图像显示系统，尤其能一种基于多状态动态偏光系统和视觉加密技术的显示系统。

背景技术

目前，液晶显示技术已经在桌面电脑显示器、平板电脑、手机和电视机等电子上广泛使用。液晶显示板主要显示部件包括前后两个线性偏振片和夹在其中间的液晶层。两个线性偏振片通常有着固定的夹角，夹角接近或等于直角。显示控制电路通过在液晶体上施加不同的电压来改变其偏振的角度从而来实现不同的透光度，而光穿透率的大小会决定显示像素的灰度。以此原理控制每个像素，便可实现构成图像的显示。如图1和图2演示了一个常规显示系统的原理：后偏振片1选择性的允许具有一定偏振方向的光通过，而液晶层2在控制电路施加的电压控制下改变扭曲角度来控制光的偏振角度。在图1中，最终光的偏振角度与前偏振片3方向一致，观看者眼睛4看到像素为白。在图2中最终光的偏振角度与前偏振片3的角度垂直，观看者眼睛4看到像素为黑。当最终光的偏振角度在于两者之间，便可显示不同的灰度。液晶体在电压控制下的扭曲角度7，在图1中扭曲90度，在图2中为0度。

图3显示了常规显示系统的工作状态。其中，(a)显示了像素白的状态下后偏振片1的方向5和前偏振片3的方向6，(b)显示了像素为介于黑白之间某一灰度的状态时后偏振片1的方向5和前偏振片3的方向6，(c)显示了像素为黑的状态下后偏振片1的方向5和前偏振片3的方向6。在所有状态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状态。

显示器的尺寸和分辨率随着技术成熟增加迅速，使得显示内容在远距离就可以阅读或者用仪器记录。笔记本电脑、平板电脑、智能手机等移动终端的迅速普及使得越来越多的显示器在公共场所使用，对显示器显示内容的保护也变得重要。目前普遍使用的工具是被动式电脑防窥片。电脑防窥片利用光学技术，将电脑屏幕的可视区域控制在一定范围内，在一定程度上提高使用者在商务旅行、公共场所、办公场合的隐私。但是由于其技术局限，无法解决在可视角度内的信息泄露问题。在实用新型专利CN202563212U中，发明者提出了一种具有安全模式的影像显示系统，在使用安全模式时显示装置上不使用第二块偏振片，而是通过观看者佩戴的“快门眼镜”上的偏振系统取代之来实现图像的显示。如图4所示，在该系统中常规显示系统中的前偏振片3被取消，由于人眼对偏振现象的不敏感性，裸眼将无法看到显示的图像。但是如果在观看者眼睛4前放置正确角度的偏振片8，即可看到显示图像。这在一定程度上可以避免其他裸眼看到显示图像。但如果旁观者眼睛9或图像记录仪器前置有同样角度的偏振片，其也可以看到显示图像。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种图像显示系统，为需要在公共场合使用智能终端并涉及机国家、商业机密或个人隐私信息的组织和个人提供一种保护图像信息的方法，保护用户信息，避免敏感信息泄露带来的商业、法律、经济和社会风险和损失，允许用户在更多复杂环境下进行移动办公。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用偏光加密的图像显示系统，包括显示装置和可调节偏振装置，所述的显示装置包括显示控制单元、通信单元、图像加密单元和显示单元，可调节偏振装置包括通信单元、偏振方向控制单元和可调节偏振片；所述的图像加密单元将原始图像信息加密成若干分存图像，发送至显示控制单元，显示控制单元将分存图像按时序送往显示单元显示，每一幅分存图像采用一个随机的偏振状态显示，所述显示装置和可调节偏振装置的通信单元通过一个可加密的通信链路进行同步，显示控制单元通过通信单元将偏振角度发送给偏振方向控制单元，偏振方向控制单元伺服可调节偏振片实现偏振角度。

所述的显示单元包括背光源、后偏振片、液晶层和一个多功能前置板，所述多功能前置板在需要信息保护的情况下不提供偏振片功能，在不需要信息保护的情况下配置成偏振片，并与显示控制单元采用相同的偏振状态。

本发明还提供一种利用偏光加密的图像显示方法，包括以下步骤：

步骤一：原始图像输入至图像加密单元；

步骤二：图像加密单元将原始图像加密成n个分存图像，n大于等于2；

步骤三：图像加密单元将分存图像依次送往显示控制单元；

步骤四：显示控制单元控制显示单元按顺序显示收到的分存图像，并为每一幅分存图像随机选择一个偏振状态；

步骤五：显示单元显示收到的一个分存图像，并按照显示控制单元的指令实现该偏振状态中液晶层偏振量的预设误差；

步骤六：显示控制单元向可调节偏振装置输出当前分存图像的液晶偏振状态的预设误差；

步骤七：可调节偏振装置收到当前分存图像的液晶偏振状态的预设误差，并通过偏振方向控制单元伺服可调节偏振片实现所需偏振角度以补偿该误差；

步骤八：重复步骤五至七，直到所有n个分存图像全部显示完毕；

步骤九：输入下一副图像，重复步骤一至八。

本发明的有益效果是：使用多状态预设偏振误差控制、可调节偏振装置和视觉加密技术来实现对显示信息的保护，通过多状态偏振误差控制技术来避免为授权者获得完全的分存图像从而重造原始图像，而授权用户则使用一个可调节偏振装置，通过一个通信链路与显示装置的预设偏振误差保持同步，从而获得完整的分存图像信息并能恢复原始图像信息。

与电脑防窥片相比，本发明对信息的保护没有盲区，可以实现对显示信息的全方位保护，未经授权的观看者将无法在所有角度读取受保护的显示信息。同时又允许多个授权的观看者从宽角度观看信息，避免了防窥片无法在保护信息的同时进行信息共享的缺陷。

与实用新型专利CN202563212U相比，本发明可以避免非授权用户通过使用偏振片或者其他类似光学仪器读取收保护信息的问题，实现对信息的完全保护。

附图说明

图1是一个常规显示装置像素为白的状态示意图。

图2是一个常规显示装置像素为黑的状态示意图。

图3是常规显示系统的工作状态示意图，其中，(a)显示了像素白的状态，(b)显示了像素为介于黑白之间某一灰度的状态，(c)显示了像素为黑的状态。

图4是一种去除了前偏振片的显示系统示意图。

图5是本发明特性一的示意图，使用多状态预设偏振误差来实现信息保护。

图6是本发明状态X的示意图，其中，(a)、(b)、(c)分别展示了为实现像素白、中间灰度和黑时的液晶体状态11，(d)显示了液晶光穿透率相对施加电压曲线。

图7是本发明状态Y的示意图，其中，(a)、(b)、(c)分别展示了为实现像素白、中间灰度和黑时的液晶体状态11，(d)显示了液晶光穿透率相对施加电压曲线。

图8是一个视觉加密的示例图。

图9是本发明的结构示意图。

图中，1-后偏振片，2-液晶层，3-显示器内置固定前偏振片，4-观看者眼睛，5-后偏振片偏振化方向，6-前偏振片偏振化方向，7-显示器液晶层的扭转角度，8-授权用户使用的外置前偏振片，9-未经授权者的眼睛，10-未经授权者使用的外置前偏振片，11-预置状态X下液晶层在各个显示灰度下的扭转角度，12-预置状态X下后偏振片偏振化方向，13-预置状态X下外置前偏振片偏振化方向，14-预置状态Y下液晶层在各个显示灰度下的扭转角度，15-预置状态Y下后偏振片偏振化方向，16-预置状态Y下外置前偏振片偏振化方向，17-控制电压值，18-透光率，19-不同透光率下显示的灰度，20-预置状态X下光穿透率相对施加电压曲线，21-预置状态Y下光穿透率相对施加电压曲线，22-显示控制单元，23-通信链路，24-偏振方向控制单元，25-加密后的第一张图像，26-加密后的第二张图像，27-解密后的图像，28-外置可调节偏振片，29-背光源，30-后置偏振片，31-液晶层，32-显示装置，33-可调节偏振装置，34-图像加密单元，35-通信单元，36-多功能前置板，37-显示单元，38-通信单元。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

图5展示了本发明显示系统的特性一。在显示系统一侧采用同图4类似的结构：取消前偏振片，在此基础上增加一个液晶显示控制单元22来不断随机地选择显示系统的N个预设状态，在每一个预设状态中液晶层偏振量的有一个预设的误差。于此同时，观看者4使用一个偏振方向可调节的偏振片28，只有偏振片28在一定的偏振角度才能匹配并补偿显示控制单元22的预设状态中的误差，从而正确的显示图像。应此偏振片28偏振方向受控制单元24通过一个通信链路23控制。该通行链路可通过无线或者有线通信来实现，同时可以通过加密避免其控制信息被泄露。在这种显示系统中，旁观者9用固定的偏振系统10将无法获得所有的显示信息。

图6和图7展示了该显示系统两个预设状态的实例。图6为状态X，在其中可调节偏振片28必须被设定为角度13来观看正确的显示图像。角度12是固定后偏振片1的固定角度。在一定的预设状态下，前后偏振片必须在图中所示的角度才能正确的显示图像。图中，(a)、(b)、(c)分别展示了为实现像素白、中间灰度和黑时的液晶体状态11。(d)显示了在该状态的液晶光穿透率相对施加电压曲线20。坐标轴17代表了控制电压值，坐标轴18代表了透光率。19代表了在不同透光率下显示的灰度。图7为状态Y，其光穿透率相对施加电压曲线21与20比存在一定位移。因此在相同灰度值下，液晶层偏振的角度也与状态X不同，为了匹配这一状态，可调节偏振片28的偏振方向16必须进行相应调节来补偿这一位移才能正常显示图像。角度15是固定后偏振片1的固定角度。图中，(a)、(b)、(c)分别展示了为实现像素白、中间灰度和黑时的液晶体状态14。

图5中展示的显示系统能避免旁观者观看到全部显示信息的可能，但是由与随机状态和旁观者固定偏振系统存在重合的可能，并不能完全消除信息被窥视的可能。本发明显示系统特性二利用视觉加密技术避免这一情况的发生。视觉加密是一种依靠人眼解密的秘密共享方法，其原理是将一个秘密图像加密成n张分存图像，解密时必须有k个(或k个以上)分存图像叠加，秘密图像就会呈现出来，而少于k个分存图像将无法获得秘密图像的信息。图8展示了一个n等于2的实例，其中只有观看者能够同时看到第一张图像25和第二张图像叠加起来才能看到原本信息27。

图9展示了本发明显示系统，其主要有两部分构成：显示装置32和可调节偏振装置33。两者之间通过一个可加密的通信链路23进行同步。显示控制单元22通过通信单元35、38和通信链路23通知可调节偏振装置28的偏振控制单元24所需角度，其伺服可调节偏振片28来实现所需角度。显示装置32从输入通道获得原始图像信息，通过一个图像加密单元34将原始图像信息加密成分存图像并发往显示控制单元22。显示控制单元22将分存图像信息按时序送往显示单元37显示，并控制其使用一个随机的预设偏振状态来显示每一幅分存图像，并通过通信链路23通知可调节偏振装置33的偏振控制单元24所需角度。显示单元37包括背光源29，后偏振片30、液晶层31和一个多功能前置板36。多功能前置板36可提供不同的功能，在需要信息保护的情况下其不提供偏振片功能，只起到保护内部液晶层的作用。在不需要信息保护的情况下，可以配置成偏振片，并配置显示单元22使用一个固定的预置状态，使用者将不需要使用被动可调节偏振装置33就可以观看显示信息。

本发明工作时包括以下步骤：

步骤一：原始图像输入至图像加密单元34；

步骤二：图像加密单元34通过视觉加密算法将原始图像加密成n个分存图像，n是可以设置值；

步骤三：图像加密单元34将分存图像送往显示控制单元22；

步骤四：显示控制单元22控制显示单元37按顺序显示收到的分存图像，并为每一幅分存图像随机选择显示系统的N个预设状态之一；

步骤五：显示单元37显示收到第一个分存图像，并按照显示控制单元22的指令实现该预设状态中液晶层偏振量的预设误差；

步骤六：显示控制单元22通过通信单元35和通信链路23通知可调节偏振装置33目前显示分存图像的液晶偏振量的预设误差；

步骤七：可调节偏振装置33通过通信单元38收到目前预设状态偏振量误差信息，并通过偏振方向控制单元24来伺服可调节偏振片28来实现所需偏振角度以补偿该误差，从而实现该分存图像的正确显示；

步骤八：系统重复步骤五至七直到所有n个分存图像全部显示完毕。人眼睛将会将看到n个分存图像的叠加，从而看到解密的原始图像；

步骤九：输入下一副图像，重复步骤一至八。

Claims (3)

1.一种图像显示系统，包括显示装置和可调节偏振装置，其特征在于：所述的显示装置包括显示控制单元、通信单元、图像加密单元和显示单元，可调节偏振装置包括通信单元、偏振方向控制单元和可调节偏振片；所述的图像加密单元将原始图像信息加密成若干分存图像，发送至显示控制单元，显示控制单元将分存图像按时序送往显示单元显示，每一幅分存图像采用一个随机的偏振状态显示，所述显示装置的通信单元和可调节偏振装置的通信单元通过一个可加密的通信链路进行同步，显示控制单元通过显示装置的通信单元和可调节偏振装置的通信单元将偏振角度发送给偏振方向控制模块，偏振方向控制模块伺服可调节偏振片实现偏振角度。

2.根据权利要求1所述的图像显示系统，其特征在于：所述的显示单元包括背光源、后偏振片、液晶层和一个多功能前置板，所述多功能前置板在需要信息保护的情况下不提供偏振片功能，在不需要信息保护的情况下配置成偏振片，并与显示控制单元采用相同的偏振状态。

3.一种利用权利要求1所述系统的图像显示方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤一：原始图像输入至图像加密单元；

步骤二：图像加密单元将原始图像加密成n个分存图像，n大于等于2；

步骤三：图像加密单元将分存图像依次送往显示控制单元；

步骤四：显示控制单元控制显示单元按顺序显示收到的分存图像，并为每一幅分存图像随机选择一个偏振状态；

步骤五：显示单元显示收到的一个分存图像，并按照显示控制单元的指令实现该偏振状态中液晶层偏振量的预设误差；

步骤六：显示控制单元向可调节偏振装置输出当前分存图像的液晶偏振状态的预设误差；

步骤七：可调节偏振装置收到当前分存图像的液晶偏振状态的预设误差，并通过偏振方向控制单元伺服可调节偏振片实现所需偏振角度以补偿该误差；

步骤八：重复步骤五至七，直到所有n个分存图像全部显示完毕；

步骤九：输入下一副图像，重复步骤一至八。