EXIF（可交换图像文件格式）是相机和手机嵌入到图像文件中的捕获元数据的区块，如曝光、镜头、时间戳，甚至GPS。它使用打包在JPEG和TIFF等格式中的TIFF风格标签系统。它对于照片库中的可搜索性、排序和自动化至关重要，但如果粗心共享，也可能成为无意的泄漏路径（ExifTool和Exiv2使其易于检查）。
在底层，EXIF重用TIFF的图像文件目录（IFD）结构，在JPEG中，它位于APP1标记（0xFFE1）内，有效地将一个小的TIFF文件嵌套在JPEG容器中（JFIF概述；CIPA规范门户）。官方规范——CIPA DC-008（EXIF），目前为3.x版——记录了IFD布局、标签类型和约束（CIPA DC-008；规范摘要）。EXIF定义了一个专用的GPS子IFD（标签0x8825）和一个互操作性IFD（0xA005）（Exif标签表）。
实现细节很重要。典型的JPEG以JFIF APP0段开始，后跟APP1中的EXIF。旧的阅读器首先期望JFIF，而现代库则可以毫无问题地解析两者（APP段说明）。在实践中，解析器有时会假设规范不要求的APP顺序或大小限制，因此，工具的开发者会记录下一些特殊的行为和边缘情况（Exiv2元数据指南；ExifTool文档）。
EXIF不限于JPEG/TIFF。PNG生态系统标准化了eXIf块以在PNG文件中携带EXIF数据（支持正在增长，并且块相对于IDAT的排序在某些实现中可能很重要）。WebP是一种基于RIFF的格式，可在专用块中容纳EXIF、XMP和ICC（WebP RIFF容器；libwebp）。在Apple平台上，Image I/O在转换为HEIC/HEIF时会保留EXIF数据，以及XMP数据和制造商信息（kCGImagePropertyExifDictionary）。
如果您想知道应用程序如何推断相机设置，EXIF的标签映射就是答案：Make、Model、FNumber、ExposureTime、ISOSpeedRatings、FocalLength、MeteringMode、等都存在于主IFD和EXIF子IFD中（Exif标签；Exiv2标签）。Apple通过Image I/O常量（如 ExifFNumber 和 GPSDictionary）公开这些。 在Android上， AndroidX ExifInterface 可以跨JPEG、PNG、WebP和HEIF读取和写入EXIF数据。
方向值得特别一提。大多数设备将像素存储为“拍摄时”的状态，并记录一个标签，告诉查看器如何在显示时旋转。 这就是标签274（Orientation），其值如1（正常）、6（顺时针90°）、3（180°）、8（270°）。不遵守或错误地更新此标签会导致照片旋转、缩略图不匹配以及后续处理阶段的机器学习错误 (方向标签;实用指南). 在处理流程中，通常会通过物理旋转像素并将Orientation设置为1来进行规范化 (ExifTool).
计时比看起来要复杂。像DateTimeOriginal这样的历史标签缺少时区，这使得跨界拍摄变得模棱两可。 较新的标签添加了时区信息，例如OffsetTimeOriginal，因此软件可以记录DateTimeOriginal加上UTC偏移量（例如-07:00），以便进行准确的排序和地理关联 (OffsetTime*标签;标签概述).
EXIF与IPTC照片元数据（标题、创作者、权利、主题）和XMP（Adobe的基于RDF的框架，已标准化为ISO 16684-1）共存，有时甚至重叠。 在实践中，正确实现的软件会协调相机创作的EXIF数据和用户创作的IPTC/XMP数据，而不会丢弃任何一个 (IPTC指南;LoC关于XMP;LoC关于EXIF).
隐私问题使EXIF成为一个有争议的话题。地理标签和设备序列号不止一次地暴露了敏感位置；一个著名的例子是2012年Vice杂志上John McAfee的照片，据报道，其中的EXIF GPS坐标暴露了他的行踪 (Wired;The Guardian). 许多社交平台在上传时会删除大部分EXIF数据，但实现方式各不相同，并且会随着时间的推移而变化。建议通过下载您自己的帖子并使用 适当的工具进行检查来验证 (Twitter媒体帮助;Facebook帮助;Instagram帮助).
安全研究人员也密切关注EXIF解析器。广泛使用的库（例如libexif）中的漏洞包括由格式错误的标签触发的缓冲区溢出和越界读取。因为EXIF是 可预测位置的结构化二进制文件，所以很容易制作这些标签 (公告;NVD搜索). 如果从不受信任的来源接收文件，保持元数 据相关库的更新并在隔离环境（沙盒）中处理图像是非常重要的。
如果使用得当，EXIF是连接照片目录、权利工作流程和计算机视觉管道的关键元素。如果使用不当，它就成了您可能不想分享的数字足迹。好消息是：生态系统——规范、操作系统API和工具——为您提供了所需的控制 (CIPA EXIF;ExifTool;Exiv2;IPTC;XMP).
EXIF（可交换图像文件格式）数据是关于照片的一系列元数据，例如相机设置、拍摄日期和时间，以及在GPS启用时的位置信息。
大多数图像查看器和编辑器（例如Adobe Photoshop、Windows照片查看器）都允许查看EXIF数据。通常只需打开文件的属性或信息面板即可。
是的，可以使用Adobe Photoshop、Lightroom等专用软件或易于使用的在线工具来编辑EXIF数据，从而修改或删除特定的元数据字段。
是的。如果GPS已启用，存储在EXIF元数据中的位置数据可能会 泄露敏感的地理信息。因此，建议在分享照片前删除或匿名化这些数据。
许多软件都提供了删除EXIF数据的功能。这个过程通常被称为“元数据移除”。也有提供此功能的在线工具。
大多数社交媒体平台，如Facebook、Instagram和Twitter，为了保护用户隐私，会自动从图像中删除EXIF数据。
EXIF数据可以包括相机型号、拍摄日期和时间、焦距、曝光时间、光圈、ISO设置、白平衡和GPS位置等信息。
对于摄影师来说，EXIF数据是了解照片具体拍摄设置的宝贵指南。这些信息有助于改进技术并在未来重现相似的拍摄条件。
不，只有使用支持EXIF元数据的设备（如数码相机和智能手机）拍摄的图像才会包含这些数据。
是的，EXIF数据遵循日本电子工业发展协会（JEIDA）制定的标准。但是，一些制造商可能会添加额外的专有信息。
JPEG（联合图像专家组）图 像格式，通常称为 JPG，是一种广泛用于数字图像的有损压缩方法，特别是对于数码摄影产生的图像。压缩程度可以调整，允许在存储大小和图像质量之间进行可选择的权衡。JPEG 通常以几乎无法察觉的图像质量损失实现 10:1 压缩。
JPEG 压缩用于多种图像文件格式。JPEG/Exif 是数码相机和其他摄影图像捕获设备使用最广泛的图像格式；与 JPEG/JFIF 一起，它是万维网上存储和传输摄影图像最常见的格式。这些格式变体通常没有区别，而只是简单地称为 JPEG。
JPEG 格式包括各种标准，包括 JPEG/Exif、JPEG/JFIF 和 JPEG 2000，JPEG 2000 是一种较新的标准，它以更高的计算复杂度提供了更好的压缩效率。JPEG 标准很复杂，有各种部分和配置文件，但最常用的 JPEG 标准是基线 JPEG，这是大多数人在提到“JPEG”图像时所指的。
JPEG 压缩算法的核心是一种基于离散余弦变换 (DCT) 的压缩技术。DCT 是一种与离散傅里叶变换 (DFT) 类似的傅里叶相关变换，但仅使用余弦函数。使用 DCT 是因为它具有将大部分信号集中在频谱的低频区域的特性，这与自然图像的特性非常吻合。
JPEG 压缩过程涉及几个步骤。最初，图像从其原始色彩空间（通常为 RGB）转换为称为 YCbCr 的不同色彩空间。YCbCr 色彩空间将图像分成亮度分量 (Y)，它表示亮度级别，以及两个色度分量 (Cb 和 Cr)，它们表示颜色信息。这种分离是有益的，因为人眼对亮度的变化比对颜色的变化更敏感，从而允许对色度分量进行更激进的压缩，而不会显着影响感知的图像质量。
在色彩空间转换之后，图像被分成块，通常大小为 8x8 像素。然后分别处理每个块。对于每个块，应用 DCT，它将空间域数据转换为频域数据。这一步至关重要，因为它使图像数据更容易压缩，因为自然图像往往具有比高频分量更重要的低频分量。
应用 DCT 后，对所得系数进行量化。量化是将一大组输入值映射到一小组的过程，有效地减少了存储它们所需的比特数。这是 JPEG 压缩中损失的主要来源。量化步骤由量化表控制，该量化表确定对每个 DCT 系数应用多少压缩。通过调整量化表，用户可以在图像质量和文件大小之间进行权衡。
量化后，通过锯齿形扫描对系数进行线性化，按频率递增对它们进行排序。这一步很重要，因为它将更有可能是重要的低频系数和更有可能是零或接近零的量化后高频系数分组在一起。此排序有助于下一步，即熵编码。
熵编码是一种应用于量化 DCT 系数的无损压缩方法。JPEG 中使用最常见的熵编码形式是霍夫曼编码，尽管该标准也支持算术编码。霍夫曼编码通过为更频繁的元素分配较短的代码，为不那么频繁的元素分配较长的代码来工作。由于自然图像在量化后往往具有许多零或接近零的系数，尤其是在高频区域，因此霍夫曼编码可以显着减小压缩数据的尺寸。
JPEG 压缩过程的最后一步是将压缩数据存储在文件格式中。最常见的格式是 JPEG 文件交换格式 (JFIF)，它定义了如何在文件中表示压缩数据和关联元数据，例如量化表和霍夫曼编码表，该文件可以被广泛的软件解码。另一种常见的格式是可交换图像文件格式 (Exif)，它由数码相机使用，并包括元数据，例如相机设置和场景信息。
JPEG 文件还包括标记，它们是定义文件中某些参数或操作的代码序列。这些标记可以指示图像的开始、图像的结束、定义量化表、指定霍夫曼编码表等等。标记对于正确解码 JPEG 图像至关重要，因为它们提供了从压缩数据重建图像所需的信息。
JPEG 的一个关键特性是对渐进编码的支持。在渐进式 JPEG 中，图像以 多次扫描进行编码，每次扫描都会提高图像质量。这允许在文件仍在下载时显示图像的低质量版本，这对于网络图像特别有用。渐进式 JPEG 文件通常比基线 JPEG 文件大，但在加载期间质量的差异可以改善用户体验。
尽管 JPEG 被广泛使用，但它也有一些局限性。压缩的有损性质会导致伪影，例如块效应，其中图像可能显示出可见的方块，以及“振铃”，其中边缘可能伴有虚假振荡。这些伪影在更高的压缩级别下更明显。此外，JPEG 不适合具有锐利边缘或高对比度文本的图像，因为压缩算法会模糊边缘并降低可读性。
为了解决原始 JPEG 标准的一些局限性，开发了 JPEG 2000。JPEG 2000 比基线 JPEG 提供了多项改进，包括更好的压缩效率、对无损压缩的支持以及有效处理更广泛的图像类型的能力。然而，与原始 JPEG 标准相比，JPEG 2000 并未得到广泛采用，这主要是由于计算复杂度增加以及某些软件和网络浏览器缺乏支持。
总之，JPEG 图像格式是一种复杂但有效的压缩摄影图像的方法。它被广泛采用是因为它在图像质量和文件大小之间取得了平衡的灵活性，使其适用于从网络图形到专业摄影的各种应用。虽然它有其缺点，例如容易出现压缩伪影，但它易于使用且支持广泛的设备和软件，使其成为当今最流行的图像格式之一。
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