CN1864358A - 图像解密系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于在视觉上对发射偏振光的显示设备(1)上显示的加密图像进行解密的解密设备(2)。该解密设备(2)包括：偏振元件(21)、液晶显示器(23)以及另一偏振元件(22)，其设置为使得从显示设备(1)接收并且入射到偏振元件(21)上的偏振光可以通过液晶显示器(23)和另一偏振元件(22)。该偏振元件(21)包括能够在第一偏振态与第二非偏振态之间切换的可切换偏振器。这使得该解密设备能够用作适于其它应用而使用的独立设备。该显示设备(1)优选也设有可切换偏振器(12)。

Description

图像解密系统
本发明涉及一种图像解密系统。本发明尤其涉及一种用于在视觉上对加密图像进行解密的系统，该系统包括用于显示加密图像的显示设备，以及用于在视觉上对该显示设备上显示的加密图像进行解密的解密设备。本发明还涉及一种在视觉上对加密图像进行解密的方法，一种用于在视觉上对加密图像进行解密的解密设备以及一种用于显示加密图像的显示设备。
众所周知，加密图像是为了防止识别该图像或者防止未授权的人阅读其内容。在例如欧洲专利申请EP0260815中公开了一种加密图像的技术。这种技术还称作视觉密码术，其采用重叠的两个图案产生可识别的图像。为此，将原始图像转变为两个随机化部分或者图案，这两部分或图案均不包含任何可看到的图像信息。在透明胶片上印刷这些图案之一，或者在至少部分透明的显示器上显示这些图案之一，从而使得这些图案在观看者的眼睛中组合。
然而，这种原始图像的转变通常造成像元数量的增加，该像元也称作图元(像素)，同时分辨率降低。典型的是，加密图像所包含的像元是原始图像像元数量的两倍，或者当要保持图像的长宽比时，加密图像所包含的像元是原始图像像元数量的四倍。
国际专利申请WO03/067797(菲利普)公开了一种用于重建利用视觉加密术预先加密的图形信息的方法和设备。显示设备(“客户设备”)和解密设备均设有液晶显示器(LCD)。如果加密信息序列中的数据位表示“1”，则激励第一(显示设备)液晶显示器中的单元，如果所述数据位表示“0”，则不激励该单元。类似的是，如果密钥序列中的相应数据位表示“0”，则激励第二(解密设备)液晶显示器中的单元，如果所述数据位表示“1”，则不激励该单元。然后，使第一和第二显示器叠加，并且将它们置于偏振滤光器之间，从而在视觉上重建该图形信息。
已知的方法和设备允许对原始图形信息(即加密图像)进行非常有效和高分辨率的重建，而不会增加任何一个随机化图案中的像素数量。然而，该已知方法和设备的缺点在于不能独立使用该解密设备，这是因为其依赖于终端的偏振滤光器：该设备不能在其液晶显示器的两侧具有偏振滤光器，这是因为这将导致偏振器位于两个液晶显示器之间，从而消除这些显示器的光旋转效果。这样就严重地限制了该解密设备的实际应用。
此外，已知的方法和设备不能与现有显示设备轻易地一起使用。已知的方法需要设置在第一液晶显示器与偏振滤光器之间的第二液晶显示器。为此，在终端中提供了用于插入解密设备的专用槽。可选择的是，能够去除该偏振滤光器的一部分，从而在没有提供槽时允许这些液晶显示器叠加。然而，显而易见的是现有的显示器通常不具有这种槽或者部分去除的偏振滤光器。
本发明的目的是克服现有技术的这些和其它问题，并且提供一种利用液晶显示器对加密图像进行解密的系统，该系统允许独立使用显示设备和解密设备。
因此，本发明提供了一种用于在视觉上对加密图像进行解密的系统，该系统包括显示加密图像的显示设备，该显示设备包括第一偏振元件；第一液晶显示器和第二偏振元件；其设置为使得入射到第一偏振元件的光可以通过第一液晶显示器和第二偏振元件，该系统还包括用于在视觉上对该显示设备上显示的加密图像进行解密的解密设备，该解密设备包括第三偏振元件；第二液晶显示器；以及第四偏振元件；其设置为使得从显示设备接收并且入射到第三偏振元件上的光可以通过第二液晶显示器和第四偏振元件，其中该第三偏振元件包括能够在第一偏振态与第二非偏振态之间切换的可切换偏振器。
通过提供能够在两种状态之间切换的偏振元件，实现了一种非常通用的解密设备，其中在一种状态下该元件用作偏振器，而在另一种状态下关闭偏振作用。当与显示设备结合使用时，例如当在视觉上解密图像时，该可切换偏振元件关闭。当用于其它应用时，例如用于观察未加密(“纯文本”)图像时，该可切换偏振元件打开。
该可切换偏振元件还允许向显示设备提供两个偏振元件。由于一个元件能够关闭，因此当该元件位于两个液晶元件之间时不再成为问题。
在第一实施例中，根据上述现有技术来设计该显示设备，其具有用于插入解密设备的槽。然而，在第二实施例中，由于第二偏振元件包括能够在第一偏振态与第二非偏振态之间切换的可切换偏振器，因此不再需要提供该槽。也就是说，能够打开或关闭面对解密设备的该显示设备的偏振元件。这样就允许该显示设备既用于在第二偏振元件打开的情况下显示规则(未加密)图像，又用于在第二偏振元件关闭的情况下结合上述解密设备在视觉上解密图像。可以理解，根据本发明的显示设备还允许使用仅具有单一偏振元件的解密设备，也就是说，根据现有技术的解密设备。
可以手动实现可切换偏振元件的切换，但是优选自动进行切换。在优选实施例中，在显示设备和/或解密设备中提供用于检测是否存在对应设备并且切换一个或多个可切换偏振元件的传感器。这些传感器可以是光学的、机械的或者电磁的。
尽管本发明的系统称作用于对加密图像进行解密的系统，还能够将其看作用于重建图形信息的系统，“重建”是指译码技术，“图形信息”是指加密图像。在本发明的说明书中，假设已经利用视觉密码术或者类似的技术加密了该图像，并且该加密图像是两个”份额”之一，这两部分均未揭示图像，除非它们叠加在一起，然而本发明不是这样限定的。
本发明还提供了一种用于显示加密图像的显示设备，该显示设备包括第一偏振元件；第一液晶显示器；以及第二偏振元件；其设置为使得入射到第一偏振元件上的光可以通过第一液晶显示器和第二偏振元件，其中第二偏振元件包括能够在第一偏振态与第二非偏振态之间切换的可切换偏振器。
这种显示设备既可以用于在视觉上解密图像，又可以用于观察未加密图像。尽管可以向本发明的显示设备提供用于插入解密设备的槽，但是由于该解密设备可以置于显示设备之前，因而通常不必这样做。
本发明还提供了一种用于在视觉上对发射偏振光的显示设备上显示的加密图像进行解密的解密设备，该解密设备包括第三偏振元件；第二液晶显示器；第四偏振元件；其设置为使得从显示设备接收并且入射到第三偏振元件上的光可以通过第二液晶显示器和第四偏振元件，其中该第三偏振元件包括能够在第一偏振态与第二非偏振态之间切换的可切换偏振器。
这种解密设备可以用作供观察(未加密)图像使用的独立设备，这是因为其具有两个偏振元件，分别位于液晶显示器的两侧。此外，其可以用作结合适当显示设备的专用解密设备，这是因为一个偏振元件可以关闭。
本发明还提供了一种在视觉上对加密图像进行解密的方法，该方法包括在显示设备上显示加密图像的第一步，该显示设备包括第一偏振元件；第一液晶显示器；和第二偏振元件；其设置为使得入射到第一偏振元件上的光可以通过第一液晶显示器和第二偏振元件，该方法包括利用解密设备的另一步骤，该解密设备包括第三偏振元件；第二液晶显示器；第四偏振元件，其设置为使得从显示设备接收并入射到第三偏振元件上的光可以通过第二液晶显示器和第四偏振元件，其中第三偏振元件包括能够在第一偏振态与第二非偏振态之间切换的可切换偏振器。
在本发明的方法中，该第二偏振元件优选包括能够在第一偏振态与第二非偏振态之间切换的可切换偏振器。
以下参照结合附图所示的示例性实施例，进一步说明本发明，在附图中：
图1示意表示了根据本发明的用于在视觉上解密图像的系统。
图2示意表示了根据本发明的显示设备和解密设备的第一实施例。
图3示意表示了在从显示设备上拆除了解密设备的情况下图2的
实施例。
图4示意表示了根据本发明的显示设备和解密设备的第二实施例。
图5示意表示了在从显示设备上拆除了解密设备的情况下图4的
实施例。
图6示意表示了用于本发明的可切换偏振器。
图1中仅以非限定性实例的方式表示的系统100包括显示设备(终端)1和解密设备2。该终端1可以是个人计算机，其优选连接到互联网或者其它网络，例如LAN(局域网)，还可以是用于实施金融交易的自动柜员机(ATM)，或者能够显示图像的其它类型终端。
终端1可以通过网络从远程服务器(未示出)接收图像。为了保密，利用视觉密码术对该图像加密；根据原始图像，制作两个部分图像或者“份额”，它们均不包含原始图像上的任何可见信息。一个份额作为密钥存储到解密设备2中，另一个份额显示在终端1上。该解密设备2具有透明显示器26，当解密设备置于该终端的显示屏16之前时，该显示器允许看到这两个份额，并且由此“解密”该加密图像。该组合份额允许用户识别原始图像。参考上述的国际专利申请WO03/067797，在本文中一并引入该申请的全部内容。
在所示实施例中，向终端1提供用于检测是否存在解密设备2的传感器15。优选的是，向该解密设备2提供用于检测是否存在显示终端1的传感器25。这些传感器的功能将在后面参照图4和图5进行说明。
为了提供高分辨率图像，利用如图2示意表示的两个液晶显示器和一组偏振器。光源10容纳在终端(显示设备)1中，该终端还包括第一偏振器11、第二偏振器12和(第一)液晶显示器13。解密设备2包括第三偏振器21、第四偏振器22和另一个(第二)液晶显示器23。如图所示，该解密设备2插在第一液晶显示器13与第四偏振器22之间。注意，第四偏振器22是可选的，并且仅用于允许独立使用该显示设备1，也就是说当拆除了解密设备2时。
在图2中，来自光源10的光通过第一偏振器11。因此，入射到第一液晶显示器13上的光具有(例如)水平方向。光通过第一液晶显示器13，并且根据单独的液晶显示元件的作用受到90°的选择性旋转(图2中由“r”表示)。在根据上述现有技术的系统中，光继而通过第二液晶显示器23，在通过也具有(例如)水平定向的第二偏振器12之前，根据单独的液晶显示元件的作用，再次选择性地受到90°的旋转。显而易见，光两次旋转了90°，即180°，其将通过第二偏振器12，成为根本没有旋转的光，从而产生亮像素(像元)。仅旋转了一次(即90°)的光将不能够通过，从而产生暗像素。
如图2所示，在第一液晶显示器与第二液晶显示器之间放置(第三)偏振器21将使该配置失效，这是因为由第一液晶显示器旋转了一次(即90°)的所有光将被该偏振器遮挡。这表示不能独立使用该解密设备2，也就是说如果没有显示设备1，则不能使用该解密设备，这是因为其适当的功能取决于在光源与(第二)液晶显示器之间是否存在偏振器。
换句话说，显示设备1和解密设备2在其各个液晶显示器的任一侧都需要偏振元件，从而独立工作，但是将偏振器置于两个液晶显示器之间，从而造成该组合配置停止工作。
本发明利用可切换偏振器作为第三偏振器21，对此问题提供了一种非常简单和有效的解决方案。可切换偏振器是一种光学组件，其从基本上非偏振(透明)态变为基本上偏振态。可切换偏振器的实例是液晶材料层，其包括光学上各向异性的染料分子(所谓的“施主”液晶系统)。该施主层位于两个透明电极之间。当没有向这两个电极施加电压时，所有染料分子(和液晶分子)是随机取向的，并且光在未变成偏振光的情况下通过该层。然而，如果将电压施加到这两个电极，那么液晶分子旋转到优选的方向，从而也旋转染料分子。有序染料分子将通过该层的光变为偏振光。
当该解密设备结合终端1使用时，该可切换偏振器21能够关闭，从而导致第一液晶显示器13与第二液晶显示器23之间不存在任何偏振。然而，当独立使用该解密设备时，例如用于观察未加密(“纯文本”)图像时，能够打开该可切换偏振器21。因此，本发明的解密设备也能够用作常规的LCD观察设备。图3中示意表示了这种情况，其中已经从显示设备1上拆除了解密设备2(偏振器21和22以及液晶显示器23)。如图所示，这两个设备在其各个液晶显示器的任一侧上具有单一的偏振器，从而可以独立使用它们。
图4和5中示意表示了本发明的优选实施例。在本实施例中，该解密设备2在该显示设备中未置于该显示设备的第一液晶显示器13与第二偏振器12之间，而是置于第二偏振器12之前，位于显示设备1之外。如图所示，这就导致两个偏振器(12和21)位于第一液晶显示器13与第二液晶显示器23之间。如上所述，这种配置通常造成视觉解密失效。然而，根据本发明的这个实施例，第三偏振器12和第四偏振器21都是可切换偏振器，从而允许这些偏振器在解密设备2置于显示设备1的显示屏之前时关闭。因此，在第一液晶显示器13与第二液晶显示器23之间基本上没有出现光旋转，该设置如希望的那样工作。
当从显示设备1拆除了解密设备2时，如图5所示，该可切换偏振器12和21打开，从而允许独立使用该显示设备1和解密设备2。
注意，可以例如通过按下各个设备上的适当按钮手动地，或者例如响应检测元件(包括图1中的传感器15和25)自动地打开和关闭该可切换偏振器。该检测元件可以包括能够检测是否存在对应设备的机械、光学和/或机电传感器。该检测元件还可以包括用于处理传感器信号的信号处理装置。这样，可以在没有用户的任何干涉的情况下操纵该可切换偏振器。
在优选实施例中，显示设备的检测装置和解密设备的检测装置可以交换信息，从而校验该设备的可靠性。可以设想到，该可切换偏振器仅在已经证明了可靠性时关闭。
该解密设备2包含密钥(部分图像或者“份额”)，该密钥确定了第二液晶显示器23的各个元件的激励。优选的是，将一组密钥，而不是单一的密钥存储到解密设备中，从而增强该视觉密码术系统的安全性。本领域技术人员清楚，为此目的可以提供适当的存储电路。此外，该解密设备2可以包括其它组件，例如PRG(伪随机发生器)，以用于生成随机数。
图6的示意图表示了可切换偏振器可以如何影响光源10产生的光。光9最初是非偏振的，并且不具有特定的定向。在第一模式I下，该可切换偏振器8打开并且使光9偏振。在所示实例中，偏振方向是水平的。偏振器8发出的光9’是水平偏振光。然而，在第二模式II下，偏振关闭，并且偏振器8发出的光9’不是偏振光，并且不具有特定的定向。
本发明基于以下理解，即在视觉密码术系统中提供至少一个可切换偏振元件，允许偏振元件置于两个液晶层之间，同时保持其用于视觉加密的光旋转属性。本发明受益于其它理解，即可切换偏振元件允许独立使用解密设备，可能还有显示设备。
本发明特别用于实施安全交易，例如(互联网)银行或者互联网购物。此外，本发明的解密设备还能够用作供独立观察图像使用的观察器，该图像例如图片、电影、视频等，前提是根据这些图像提供了用于控制液晶显示器的适当电路。本发明的解密设备优选是能够由用户携带的便携手持设备。这种便携设备还非常适于希望高安全级的ATM(自动柜员机)交易。
注意，尽管已经参照液晶显示器描述了本发明，但是本发明不受此限制，并且可以使用任何其它提供选择性偏振的透明显示器。
还要注意，本文中使用的任意术语不应解释为限制本发明的范围。特别是，词语“包括”和“包含”不表示排除未具体阐述的任何元件。可以利用多个(电路)元件或者其等价物来取代单一的(电路)元件。
本领域的技术人员可以理解，本发明不限于上述实施例，并且可以在不背离权利要求所限定的本发明范围的情况下进行各种修改和添加。

Claims (11)

1.一种用于在视觉上对加密图像进行解密的系统(100)，该系统包括显示加密图像的显示设备(1)，该显示设备包括：
第一偏振元件(11)；
第一液晶显示器(13)；和
第二偏振元件(12)；
其设置为使得入射到第一偏振元件(11)上的光可以通过第一液晶显示器(13)和第二偏振元件(12)，
该系统还包括用于在视觉上对该显示设备(1)上显示的加密图像进行解密的解密设备(2)，该解密设备(2)包括：
第三偏振元件(21)；
第二液晶显示器(23)；以及
第四偏振元件(22)；
其设置为使得从显示设备(1)接收并且入射到第三偏振元件(21)上的光可以通过第二液晶显示器(23)和第四偏振元件(22)，
其中该第三偏振元件(21)包括能够在第一偏振态(I)与第二非偏振态(II)之间切换的可切换偏振器。
2.根据权利要求1所述的系统，其中该第二偏振元件(12)包括能够在第一偏振态(I)与第二非偏振态(II)之间切换的可切换偏振器。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中自动执行可切换偏振元件的切换。
4.根据权利要求3所述的系统，其中在显示设备(1)和/或解密设备(2)中提供用于检测是否存在对应设备并且切换一个或多个可切换偏振元件(21)或者元件(21，12)的传感器。
5.一种用于显示加密图像的显示设备(1)，该显示设备包括：
第一偏振元件(11)；
第一液晶显示器(13)；以及
第二偏振元件(12)；
其设置为使得入射到第一偏振元件(11)上的光可以通过第一液晶显示器(13)和第二偏振元件(12)，
其中第二偏振元件(12)包括能够在第一偏振态(I)与第二非偏振态(II)之间切换的可切换偏振器。
6.根据权利要求5所述的显示设备，还包括用于检测是否存在对应设备并且响应上述检测关闭第一偏振元件(12)的检测装置(15)。
7.一种用于在视觉上对发射偏振光的显示设备(1)上显示的加密图像进行解密的解密设备(2)，该解密设备(2)包括：
第三偏振元件(21)；
第二液晶显示器(23)；以及
第四偏振元件(22)；
其设置为使得从显示设备(1)接收并且入射到第三偏振元件(21)上的光可以通过第二液晶显示器(23)和第四偏振元件(22)，
其中该第三偏振元件(21)包括能够在第一偏振态(I)与第二非偏振态(II)之间切换的可切换偏振器。
8.根据权利要求7所述的解密设备，还包括用于检测是否存在显示设备(1)并且响应上述检测关闭第三偏振元件(21)的检测装置(25)。
9.根据权利要求7或8所述的解密设备，还包括一组密钥和/或伪随机发生器。
10.一种在视觉上对加密图像进行解密的方法，该方法包括在显示设备(1)上显示加密图像的第一步，该显示设备包括：
第一偏振元件(11)；
第一液晶显示器(13)；和
第二偏振元件(12)；
其设置为使得入射到第一偏振元件(11)上的光可以通过第一液晶显示器(13)和第二偏振元件(12)，
该方法包括利用解密设备(2)的另一步骤，该解密设备包括：
第三偏振元件(21)；
第二液晶显示器(23)；和
第四偏振元件(22)，
其设置为使得从显示设备(1)接收并入射到第三偏振元件(21)上的光可以通过第二液晶显示器(23)和第四偏振元件(22)，
其中第三偏振元件(21)包括能够在第一偏振态(I)与第二非偏振态(II)之间切换的可切换偏振器。
11.根据权利要求10所述的方法，其中第二偏振元件(12)包括能够在第一偏振态(I)与第二非偏振态(II)之间切换的可切换偏振器。
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