关于图片的Exif信息

Posted 2023-01-20 bohu83

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了关于图片的Exif信息相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

一问题

听到小伙伴说有关审核图片的接口经常超时的时候，正好看了下这块代码。主要是从cdn取几张图片，校验创建时间。

这块逻辑是用下载图片读流的方式处理。受制于网络及图片文件，自然性能快不了。

二优化

本文不展开图片的反作弊，只简单介绍下图片的创建时间识别。

我们只是为了获取图片的拍摄时间做初步判断，而不是图片内容本身。所以有没有办法只获取图片信息而不去下载图片就好了。

答案是有的。

先说下exif. EXIF（Exchangeable Image File）是 “可交换图像文件” 的缩写，当中包含了专门为数码相机的照片而定制的元数据，可以记录数码照片的拍摄参数、缩略图及其他属性信息，简单来说，Exif 信息是镶嵌在 JPEG/TIFF 图像文件格式内的一组拍摄参数.正常的手机拍摄的图片会包含这些信息。

看个样例：


    "ApertureValue": "value": "193685/85136",
    "BrightnessValue": "value": "100718/10007",
    "ColorSpace": "value": "1",
    "DateTime": "value": "2019:08:16 15:54:15",
    "DateTimeDigitized": "value": "2019:08:16 15:54:15",
    "DateTimeOriginal": "value": "2019:08:16 15:54:15",
    "ExifTag": "value": "192",
    "ExposureBiasValue": "value": "0/1",
    "ExposureMode": "value": "0",
    "ExposureProgram": "value": "2",
    "ExposureTime": "value": "1/1721",
    "FNumber": "value": "11/5",
    "FileSize": "value": "241531",
    "Flash": "value": "24",
    "FocalLength": "value": "83/20",
    "FocalLengthIn35mmFilm": "value": "29",
    "Format": "value": "jpg",
    "GPSLatitude": "value": "31deg 55' 3.870\\" ",
    "GPSLongitude": "value": "117deg 18' 4.110\\" ",
    "GPSTag": "value": "699",
    "ISOSpeedRatings": "value": "32",
    "ImageHeight": "value": "1001",
    "ImageWidth": "value": "750",
    "LensMake": "value": "Apple",
    "LensModel": "value": "iPhone 6 back camera 4.15mm f/2.2",
    "LensSpecification": "value": "83/20 83/20 11/5 11/5",
    "Make": "value": "Apple",
    "MeteringMode": "value": "5",
    "Model": "value": "iPhone 6",
    "Orientation": "value": "1",
    "PixelXDimension": "value": "750",
    "PixelYDimension": "value": "1001",
    "ResolutionUnit": "value": "2",
    "SceneType": "value": "1",
    "SensingMethod": "value": "2",
    "ShutterSpeedValue": "value": "100881/9385",
    "Software": "value": "12.3",
    "SubSecTimeDigitized": "value": "039",
    "SubSecTimeOriginal": "value": "039",
    "SubjectArea": "value": "1631 1223 1795 1077",
    "WhiteBalance": "value": "0",
    "XResolution": "value": "144/1",
    "YResolution": "value": "144/1"

参数很多，很有用的（详细可以看下面的）。

这里我们关注时间：DateTimeOriginal 这是原始时间，不能被修改的。还有个是DateTime。图像最后一次被修改时的日期/时间.

判断这个可以做初步的校验，其他的图片相似度反作弊还是有专业的做吧。

关于接口优化，因为图片已经在cdn上，每家不一样获取exif不一样。

阿里云是：http://image-demo.img.aliyuncs.com/f.jpg@exif

七牛云：http://7xt44n.com2.z0.glb.qiniucdn.com/exif.png?exif

并非每一张图片都包含 exif 信息,需要自己结合业务判断。

另外，有的根据Orientation 去调整图片的角度显示正常的，还有根据gps信息去判断位置的。这个比较敏感，上面的gps数据是假的。

这篇文章整理的很好。http://blog.sina.com.cn/s/blog_651251e60102uz3d.html

JPEG格式和标记

每一个JPEG文件的内容都开始于一个二进制的值 '0xFFD8', 并结束与二进制值'0xFFD9'. 在JPEG的数据中有好几种类似于二进制 0xFFXX 的数据, 它们都统称作 "标记", 并且它们代表了一段JPEG的信息数据. 0xFFD8 的意思是 SOI图像起始(Start of image), 0xFFD9 则表示 EOI图像结束 (End of image). 这两个特殊的标记的后面都不跟随数据, 而其他的标记在后面则会附带数据. 标记的基本格式如下.

0xFF+标记号(1个字节)+数据大小描述符(2个字节)+数据内容(n个字节)

数据大小描述符(2个字节) 是 "Motorola" 的字节顺序, 数据的低位被存放在高地址，也就是 BigEndian. 请注意上面中的 "数据内容" 中包含他前面的数据大小描述符, 如果下面的是一个标记的话;

FF C1 00 0C

它就表示这个标记(0xFFC1) 的数据占 0x000C(等于12)个字节. 但是这个数据大小'12' 包含了 "数据大小" 描述符, 也就是在0x000C后面它只允许带有10 个字节大小的数据.

在JPEG 格式中, 最开始先是用一些标记来描述数据, 然后是放置 SOS数据流的起始(Start of stream) 标记. 在SOS标记的后面才是, 存放JPEG图像的数据流并终结于EOI标记.

SOI 标记	标记 XX 的大小=SSSS			标记 YY 的大小=TTTT			SOS 标记的大小=UUUU			图像数据流	EOI 标记
FFD8	FFXX	SSSS	DDDD......	FFYY	TTTT	DDDD......	FFDA	UUUU	DDDD....	I I I I....	FFD9

Exif使用的标记

0xFFE0~0xFFEF之间的标记被叫做 "应用标记", 它们在JPEG图像解码中不是必须存在的. 它们被使用于用户的应用程序之中. 例如, 老款的olympus/canon/casio/agfa 数字相机使用 JFIF(JPEG文件交换格式/JPEG File Interchange Format)来存储图像. JFIF 使用 APP0(0xFFE0) 标记来插入数字相机的配置信息数据和缩略图.

Exif也使用应用标记来插入数据, 但是Exif 使用 APP1(0xFFE1)标记来避免与JFIF格式的冲突. 且每一个 Exif 文件格式都开始于它, 如;

SOI 标记	APP1 标记	APP1 数据	Other 标记
FFD8	FFE1	SSSS 457869660000 TTTT......	FFXX SSSS DDDD......

该图像文件从SOI(0xFFD8) 标记开始, 因此它是一个 JPEG 文件. 后面马上跟着 APP1 标记. 而它的所有 Exif数据都被存储在 APP1 数据域中. 上面的 "SSSS" 这部分表示 APP1 数据域 (Exif data area)的大小. 请注意这里的大小 "SSSS" 包含描述符本身的大小.

在 "SSSS"后面, 是 APP1 的数据. 其中第一个部分是一个特殊的数据，它用来标识是否是 Exif, 其值是ASCII 字符 "Exif" 和两个0x00字节的组合字符串.

在 APP1 标记域的后面是, 跟随着其他的 JPEG 标记.

IFD0 (主图像)使用的标签

标签号

标签名

格式

组件数

描述

0x010e

ImageDescription

ascii string

用来描述图像. 双字节的字符码不能使用, 如中文/韩文/日文.

0x010f

Make

ascii string

表示数字相机的制造商. 在 Exif 标准中, 这个标签是可选的, 但是在DCF中它是必需的.

0x0110

Model

ascii string

表示数字相机的模块代码. 在 Exif 标准中, 这个标签是可选的, 但在DCF中它也是必需的.

0x0112

Orientation

unsigned short

Value	0th Row	0th Column
1	top	left side
2	top	right side
3	bottom	right side
4	bottom	left side
5	left side	top
6	right side	top
7	right side	bottom
8	left side	bottom

当拍照时, 相机相对于场景的方向. 在右边表示的是'0th row' 以及 '0th column' 在视觉位置上的关系.

0x011a

XResolution

unsigned rational

图像的显示/打印分辨率. 缺省值是 1/72英寸, 但是它没有意义因为个人PC在显示/打印图像的时候不使用这个值.

0x011b

YResolution

unsigned rational

0x0128

ResolutionUnit

unsigned short

XResolution(0x011a)/YResolution(0x011b)的单位. '1' 表示没有单位, '2' 意味着英寸, '3' 表示厘米. 缺省值是 '2'(英寸).

0x0131

Software

ascii string

显示固件的版本号(数字相机的内部控制软件).

0x0132

DateTime

ascii string

图像最后一次被修改时的日期/时间. 日期的格式是 "YYYY:MM:DD HH:MM:SS"+0x00, 一共 20个字节. 如果没有设置时钟或者数字相机没有时钟, 则这个域是用空格来填充. 通常, 它和DateTimeOriginal(0x9003)具有相同的值

0x013e

WhitePoint

unsigned rational

定义图像白点(white point/白点：在彩色分色、照相或摄影时作为色彩平衡测量用途的参考点) 的色度(chromaticity). 如果图像是用CIE标准照度 D65(著名的是 '光线/daylight'的国际标准), 这个值是 '3127/10000,3290/10000'.

0x013f

PrimaryChromaticities

unsigned rational

定义图像的原始色度. 如果图像使用 CCIR 推荐 709原始色度, 则这个值是 '640/1000,330/1000,300/1000,600/1000,150/1000,0/1000'.

0x0211

YCbCrCoefficients

unsigned rational

当图像的格式是 YCbCr(JPEG的格式), 这个值表示转换成 RGB格式的一个常量. 通常, 这个值是'0.299/0.587/0.114'.

0x0213

YCbCrPositioning

unsigned short

当图像的格式是 YCbCr 并且使用 '子采样/Subsampling'(色度数据的剪切值, 所有的数字相机都使用), 定义了subsampling 像素阵列的色度采样点. '1'表示像素阵列的中心, '2' 表示基准点.

0x0214

ReferenceBlackWhite

unsigned rational

表示黑点(black point)/白点的参考值. 在YCbCr 格式中,前两个值是 Y的黑点/白点, 下两个值是 Cb, 最后两个值是 Cr. 而在 RGB 格式中, 前两个表示R的黑点/白点, 下两个是 G, 最后两个是 B.

0x8298

ascii string

表示版权信息

0x8769

ExifOffset

unsigned long

Exif 子IFD的偏移量

Exif 子IFD使用的标签

标签号

标签名

格式

组件数

描述

0x829a

ExposureTime

unsigned rational

曝光时间 (快门速度的倒数). 单位是秒.

0x829d

FNumber

unsigned rational

拍照时的光圈F-number(F-stop).

0x8822

ExposureProgram

unsigned short

拍照时相机使用的曝光程序. '1' 表示手动曝光, '2' 表示正常程序曝光, '3' 表示光圈优先曝光, '4' 表示快门优先曝光, '5' 表示创意程序(慢速程序), '6' 表示动作程序(高速程序), '7'表示肖像模式, '8' 表示风景模式.

0x8827

ISOSpeedRatings

unsigned short

CCD 的感光度, 等效于 Ag-Hr 胶片的速率.

0x9000

ExifVersion

undefined

Exif 的版本号. 用4个ASCII字符来存储. 如果图片是基于Exif V2.1的, 这个值是 "0210". 因为它不是一个用NULL(0x00)来终结的字符串，所以这里的类型是 'undefined'.

0x9003

DateTimeOriginal

ascii string

照片在被拍下来的日期/时间. 使用用户的软件是不能被修改这个值的. 日期的格式是 "YYYY:MM:DD HH:MM:SS"+0x00, 一共占用20个字节. 如果数字相机没有设置时钟或者数字相机没有时钟, 这个域使用空格来填充. 在Exif标准中, 这个标签是可选的, 但是在 DCF中是必需的.

0x9004

DateTimeDigitized

ascii string

照片被数字化时的日期/时间. 通常, 它与DateTimeOriginal(0x9003)具有相同的值. 数据格式是 "YYYY:MM:DD HH:MM:SS"+0x00, 一共占用20个字节. 如果数字相机没有设置时钟或者数字相机没有时钟, 这个域使用空格来填充. 在Exif标准中, 这个标签是可选的, 但是在 DCF中是必需的.

0x9101

ComponentsConfiguration

undefined

表示的是像素数据的顺序. 大多数情况下RGB格式使用 '0x04,0x05,0x06,0x00' 而YCbCr 格式使用 '0x01,0x02,0x03,0x00'. 0x00:并不存在, 其他的对应关系为 0x01:Y, 0x02:Cb, 0x03:Cr, 0x04:Red, 0x05:Green, 0x06:Bllue.

0x9102

CompressedBitsPerPixel

unsigned rational

JPEG (粗略的估计)的平均压缩率.

0x9201

ShutterSpeedValue

signed rational

用APEX表示出的快门速度. 为了转换成原始的 'Shutter Speed'; 则先要计算2的ShutterSpeedValue次幂, 然后求倒数. 例如, 如果 ShutterSpeedValue 是 '4', 快门速度则是1/(24)=1/16秒.

0x9202

ApertureValue

unsigned rational

拍照时镜头的光圈. 单位是 APEX. 为了转换成普通的 F-number(F-stop), 则要先计算出根号2 2 (=1.4142)的ApertureValue次幂. 例如, 如果ApertureValue 是 '5', F-number 就等于1.41425 = F5.6.

0x9203

BrightnessValue

signed rational

被拍摄对象的明度, 单位是 APEX. 为了从BrigtnessValue(Bv)计算出曝光量(Ev), 你必须加上 SensitivityValue(Sv).
Ev=Bv+Sv Sv=log2(ISOSpeedRating/3.125)
ISO100:Sv=5, ISO200:Sv=6, ISO400:Sv=7, ISO125:Sv=5.32.

0x9204

ExposureBiasValue

signed rational

照片拍摄时的曝光补偿. 单位是APEX(EV).

0x9205

MaxApertureValue

unsigned rational

镜头的最大光圈值. 你可以通过计算根号2的MaxApertureValue次幂来转换成普通的光圈 F-number (跟ApertureValue:0x9202的处理过程一样).

0x9206

SubjectDistance

signed rational

到焦点的距离, 单位是米.

0x9207

MeteringMode

unsigned short

曝光的测光方法. '0' 表示未知, '1' 为平均测光, '2' 为中央重点测光, '3' 是点测光, '4' 是多点测光, '5' 是多区域测光, '6' 部分测光, '255' 则是其他.

0x9208

LightSource

unsigned short

光源, 实际上是表示白平衡设置. '0' 意味着未知, '1'是日光, '2'是荧光灯, '3' 白炽灯(钨丝), '10' 闪光灯, '17' 标准光A, '18' 标准光B, '19' 标准光C, '20' D55, '21' D65, '22' D75, '255' 为其他.

0x9209

Flash

unsigned short

'0' 表示闪光灯没有闪光, '1' 表示闪光灯闪光, '5' 表示闪光但没有检测反射光, '7' 表示闪光且检测了反射光.

0x920a

FocalLength

unsigned rational

拍摄照片时的镜头的焦距长度. 单位是毫米.

0x927c

MakerNote

undefined

制造商的内部数据. 一些制造商如 Olympus/Nikon/Sanyo 等在这个区域中使用IFD 格式的数据.

0x9286

UserComment

undefined

存储用户的注释. 这个标签允许使用两字节的德字符或者 unicode. 前8 个字节描述的是字符集. 'JIS' 是日文 (著名的有 Kanji).
'0x41,0x53,0x43,0x49,0x49,0x00,0x00,0x00':ASCII
'0x4a,0x49,0x53,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00':JIS
'0x55,0x4e,0x49,0x43,0x4f,0x44,0x45,0x00':Unicode
'0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00':Undefined

0x9290

SubsecTime

ascii string

一些数字相机每秒能拍摄 2~30 张照片, 但是DateTime/DateTimeOriginal/DateTimeDigitized 标签只能记录到秒单位的时间. SubsecTime 标签就是用来记录秒后面的数据(微秒).
例如, DateTimeOriginal = "1996:09:01 09:15:30", SubSecTimeOriginal = "130", 合并起来的原始的拍摄时间就是 "1996:09:01 09:15:30.130"

0x9291

SubsecTimeOriginal

ascii string

0x9292

SubsecTimeDigitized

ascii string

0xa000

FlashPixVersion

undefined

存储FlashPix 的版本信息. 如果图像数据是基于 FlashPix formar Ver.1.0, 则这个值为 "0100". 因为它不是一个用NULL(0x00)来终结的字符串，所以这里的类型是 'undefined'.

0xa001

ColorSpace

unsigned short

定义色彩空间. DCF 图像必须使用 sRGB 色彩空间因此这个值总是 '1'. 如果这个照片使用了其他的色彩空间, 这个值是 '65535':未校准(Uncalibrated).

0xa002

ExifImageWidth

unsigned short/long

主图像的尺寸大小.

0xa003

ExifImageHeight

unsigned short/long

0xa004

RelatedSoundFile

ascii string

如果数字相机能够纪录图像的音频数据, 则表示音频数据的名字.

0xa005

ExifInteroperabilityOffset

unsigned long

表示这是一个扩展"ExifR98", 细节未知. 这个值经常是IFD格式的数据. 当前这儿有两个目录项, 第一个是 Tag0x0001, 值是"R98", 下一个是 Tag0x0002, 它的值为 "0100".

0xa20e

FocalPlaneXResolution

unsigned rational

表示CCD的像素密度. 如果你的相机是百万像素的并且是用低分辨率(如VGA模式) 来拍摄照片, 这个值可以通过照片的分辨率来重新采样. 在这种情况下, FocalPlaneResolution 就不是CCD的实际的分辨率.

0xa20f

FocalPlaneYResolution

unsigned rational

0xa210

FocalPlaneResolutionUnit

unsigned short

FocalPlaneXResoluton/FocalPlaneYResolution的单位. '1' 表示没有单位, '2'是英寸inch, '3' 表示厘米.

注意:一些Fujifilm的数码相机(如.FX2700,FX2900,Finepix4700Z/40i 等) 使用的值是 '3' 所以它的单位一定是 '厘米' , 但是它们的分辨率单位就变成'8.3mm?'(1/3in.?). 这是Fuji 的 BUG? 从Finepix4900Z 开始这个值就使用 '2' 了但仍然跟实际的值不吻合.

0xa215

ExposureIndex

unsigned rational

跟ISOSpeedRatings(0x8827)一样但是数据类型是 unsigned rational. 只有Kodak的数字相机使用这个标签来替代 ISOSpeedRating, 我不知道这是为什么(历史原因?).

0xa217

SensingMethod

unsigned short

表示图像传感器单元的类型. '2' 意味着这是一个芯片颜色区域传感器, 几乎所有的数字相机都使用这个类型.

0xa300

FileSource

undefined

显示图像来源. 值 '0x03' 表示图像源是数字定格相机.

0xa301

SceneType

undefined

表示拍摄场景的类型. 值 '0x01' 表示图像是通过相机直接拍摄出来的.

0xa302

CFAPattern

undefined

表示色彩过滤阵列(CFA) 几何模式.

长度	类型	意义
2	short	Horizontal repeat pixel unit = n
2	short	Vertical repeat pixel unit = m
1	byte	CFA value[0,0]
:	:	:
1	byte	CFA value[n-1,0]
1	byte	CFA value[0,1]
:	:	:
1	byte	CFA value[n-1,m-1]