1 技术原理
EXIF指可交换图片文件格式（Exchangeable Image file Format），可以在图片中记录数码相机的相关数据，比如拍摄的设备、拍摄的参数以及地理位置等。最新的EXIF v2.3由CIPA(相机影像产品工业协会)和JEITA(日本电子信息技术产业协会)制定，
右侧可以看到Apple iPhone X以及一些时间信息，翻阅EXIF标准可以看到，0xFFD8为图片压缩数据的开始、0xFFE1为EXIF属性信息、0xFFE2为EXIF扩展信息、0xFFD9为压缩数据的结尾。
根据上面结构图可以看到主要内容分为几块：
- 0th IFD：主要的图片数据
- Exif IFD：Exif私有的一些标签数据
- GPS IFD：GPS信息
- Thumbnail Data：缩略图数据
根据标准中每项信息标记的点可以读取图片背后对应的信息。
2 技术实现
下面是一张iPhone拍摄的图片全部EXIF元数据信息:
# https://github.com/FeeiCN/EXIF
"""
'' : 为空则未想好翻译内容
None: 为None则不予显示
"""
TRANSLATE_KEY = {
'Image Make': '机器制造', # Apple
'Image Model': '机器模型', # iPhone X
'Image XResolution': '图片分辨率(X)', # 72
'Image YResolution': '图片分辨率(Y)', # 72
'Image ResolutionUnit': '分辨率单位', # Pixels/Inch
'Image Software': '软件版本', # 11.3
'Image DateTime': '拍摄时间', # 2018:05:04 18:45:32
'Image TileWidth': '图片平铺宽度', # 512
'Image TileLength': '图片平铺长度', # 512
'Image ExifOffset': None, # 204
'Image Orientation': '图片方向', # Horizontal (normal)
'GPS GPSLatitudeRef': None, # N
'GPS GPSLatitude': 'GPS纬度(N)', # [39, 16, 2259/50]
'GPS GPSLongitudeRef': None, # E
'GPS GPSLongitude': 'GPS经度(E)', # [99, 48, 897/25]
'GPS GPSAltitudeRef': None, # 0
'GPS GPSAltitude': 'GPS高度', # 44355/32
'GPS GPSTimeStamp': 'GPS时间', # [10, 45, 31]
'GPS GPSSpeedRef': None, # K
'GPS GPSSpeed': 'GPS速度', # 0(公里每小时)
'GPS GPSImgDirectionRef': None, # T
'GPS GPSImgDirection': 'GPS方向', # 7067/1037
'GPS GPSDestBearingRef': None, # T
'GPS GPSDestBearing': 'GPS方位', # 7067/1037
'GPS GPSDate': 'GPS日期', # 2018:05:04
'GPS Tag 0x001F': 'GPS Tag', # 10
'Image GPSInfo': 'GPS信息', # 1754
'EXIF ExposureTime': '曝光时间', # 1/15
'EXIF FNumber': 'F数', # 9/5
'EXIF ExposureProgram': '曝光程序', # Program Normal
'EXIF ISOSpeedRatings': 'ISO感光等级', # 40
'EXIF ExifVersion': 'EXIF版本', # 0221
'EXIF DateTimeOriginal': '原始时间', # 2018:05:04 18:45:32
'EXIF DateTimeDigitized': '数字时间', # 2018:05:04 18:45:32
'EXIF ComponentsConfiguration': '组件peizhi ', # YCbCr
'EXIF ShutterSpeedValue': '快门速度', # 3303/845
'EXIF ApertureValue': '光圈', # 2159/1273
'EXIF BrightnessValue': '亮度', # 3694/1557
'EXIF ExposureBiasValue': '曝光补偿', # 0
'EXIF MeteringMode': '测光模式', # Pattern
'EXIF Flash': '闪光灯', # Flash did not fire, auto mode
'EXIF FocalLength': '焦距', # 4
'EXIF SubjectArea': '主体区域', # [2015, 1511, 2217, 1330]
'EXIF SubSecTimeOriginal': '子原始时间', # 357
'EXIF SubSecTimeDigitized': '子数字时间', # 357
'EXIF FlashPixVersion': 'FlashPix版本', # 0100
'EXIF ExifImageWidth': '图片宽度', # 3662
'EXIF ExifImageLength': '图片高度', # 2744
'EXIF SensingMethod': '传感方式', # One-chip color area
'EXIF SceneType': '场景类型', # Directly Photographed
'EXIF ExposureMode': '曝光模式', # Auto Exposure
'EXIF WhiteBalance': '白平衡', # Auto
'EXIF FocalLengthIn35mmFilm': '35mm胶片', # 28
'EXIF SceneCaptureType': '场景模式', # Standard
'EXIF LensSpecification': '镜头规格', # [4, 6, 9/5, 12/5]
'EXIF LensMake': '镜头制造', # Apple
'EXIF LensModel': '镜头模型', # iPhone X back dual camera 4mm f/1.8
}
exif-py是一个基础的EXIF解析Python模块，使用它可以方便的读取图片中的EXIF元数据。
def read_exif(path):
data = {
'image': [],
'other': {}
}
# 基础信息
data['image'].append('文件类型: {type}'.format(type=os.path.splitext(path)[1].upper()))
data['image'].append('文件创建时间: {time}'.format(time=creation_date(path)))
data['image'].append('文件修改时间: {time}'.format(time=modification_date(path)))
data['image'].append('文件大小: {size}'.format(size=file_size(path)))
f = open(path, 'rb')
tags = exifread.process_file(f)
for key, value in tags.items():
key = key.strip()
if key not in ('JPEGThumbnail', 'TIFFThumbnail', 'Filename', 'EXIF MakerNote'):
t_tag = key
if key in TRANSLATE_KEY and TRANSLATE_KEY[key] != '':
t_tag = TRANSLATE_KEY[key]
if t_tag is None:
print('SKIP TAG', key)
continue
t_value = value
if str(value) in TRANSLATE_VALUE and TRANSLATE_VALUE[str(value)] != '':
t_value = TRANSLATE_VALUE[str(value)]
print(t_tag, '-', t_value)
# Special Cover Value
if key in ['GPS GPSLatitude', 'GPS GPSLongitude']:
tmp_v = str(t_value).replace('[', '').replace(']', '').split(', ')
for i in range(len(tmp_v)):
if '/' in tmp_v[i]:
tmp_v[i] = float(int(tmp_v[i].split('/')[0]) / int(tmp_v[i].split('/')[1]))
else:
tmp_v[i] = float(int(tmp_v[i]))
t_value = cover_gps(tmp_v[0], tmp_v[1], tmp_v[2])
data['other'][key.split(' ')[1]] = t_value
if key in ['EXIF DateTimeOriginal', 'EXIF DateTimeDigitized', 'Image DateTime', 'GPS GPSDate']:
if ' ' in str(t_value):
t_value = '{date} {time}'.format(date=str(t_value).split(' ')[0].replace(':', '-'), time=str(t_value).split(' ')[1])
else:
t_value = str(t_value).replace(':', '-')
if 'Image ' in key:
tag = 'image'
elif 'GPS ' in key:
tag = 'gps'
elif 'EXIF ' in key:
tag = 'exif'
else:
tag = key
v = '{t_tag}: {v}'.format(t_tag=t_tag, v=str(t_value))
if tag in data:
print(v)
data[tag].append(v)
else:
data[tag] = [v]
else:
print('NOT IN', key, value)
return data
2.1 GPS坐标转换
可以看到获取到的GPS经纬度坐标是纬度(N)[39, 16, 2259/50]/经度(E)[99, 48, 897/25]格式的，格式化为度分秒则是N39° 16′ 45.18″/E99° 48′ 35.88″。
根据度分秒格式的GPS经纬度坐标可以在在线经纬度地图地图中找到所在位置，但比如在高德中则需要十进制的格式。
度分秒转换为十进制互相转换
根据GPS坐标转换公式: 度 = 度 + 分/60 + 秒/3600
39 + 16/60 + 45.18/3600 = 39.279216667/(E)99 + 48/60 + 35.88/3600 = 99.809966667
def cover_gps(n1, n2, n3):
# [39, 16, 2259/50]
# [99, 48, 897/25]
# 39 + 16/60 + (2259/50)/3600 = 39.279216667
# 99 + 48/60 + (897/25)/3600 = 99.809966667
return float(n1) + (float(n2) / 60) + (float(n3) / 3600)
十进制坐标到实际地址位置互相转换
- 使用高德API接口
2.2 文件创建和修改时间
主要需要考虑的是跨平台调用，每个平台上对于文件创建时间的处理不太一致。
文件创建时间
- Windows：
ctime储存文件创建时间，可以通过os.path.getctime()或os.stat().st_ctime获取。 - Unix/Mac：
ctime储存的是文件属性或内容变化的时间，所以不能用Windows中的方法获取，可以通过os.stat().st_brithtime获取文件创建时间。 - Linux：目前无法获取Linux文件的创建时间。
文件修改时间
- 文件修改时间全平台都可以使用
os.path.getmtime(path)
import os
import datetime
import platform
def creation_date(path):
if platform.system() == 'Windows':
t = os.path.getctime(path)
else:
stat = os.stat(path)
try:
t = stat.st_birthtime
except AttributeError:
t = stat.st_mtime
return datetime.datetime.fromtimestamp(t).strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')
def modification_date(path):
return datetime.datetime.fromtimestamp(os.path.getmtime(path)).strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')
3 使用场景
通过一张图片可以获取到的信息：
- 图片信息：文件大小、长宽高、文件类型
- GPS信息：地图位置、地理位置、经纬度、速度、海拔、日期
- EXIF信息：闪光灯、光圈、亮度、快门速度、场景、白平衡、曝光模式、镜头信息
- 拍摄设备信息：设备制造公司、设备型号、软件版本、拍摄时间
- TODO: 图片被修图软件编辑过信息：PhotoShop、美图
使用场景
- 通过照片定位一个人
- 通过照片确认真实的拍摄日期
- 通过照片判断拍摄设备和拍摄参数
- 通过照片判断是否使用过修图软件
日常场景
- 通过微信发送照片，如果发送时选中“原图”，则照片中的GPS和EXIF信息将会被保存，否则将被微信抹去；朋友圈中的图片EXIF/GPS信息也会被抹去。所以在微信中发送原图会导致泄露隐藏信息。
- 通过邮件/蓝牙/FTP等方式传输，照片中的GPS/EXIF信息都将会保存。
- 通过PhotoShop修图，若使用“储存为”则所有EXIF/GPS信息都会存在，若使用“储存为Web格式”则所有EXIF/GPS信息都会被抹去。
4 开源
整个项目已开源至GitHub(https://github.com/FeeiCN/EXIF)。
参考引用
