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。
PBM(便携式位图)格 式是最简单、最早的图形文件格式之一,用于存储单色图像。它是 Netpbm 套件的一部分,其中还包括用于灰度图像的 PGM(便携式灰度图)和用于彩色图像的 PPM(便携式像素图)。PBM 格式旨在极易于在程序中读写,并且清晰明确。它并非旨在成为一种独立的格式,而更像是用于在不同图像格式之间转换的最低公分母。
PBM 格式仅支持黑白(1 位)图像。图像中的每个像素由一个比特表示——白色为 0,黑色为 1。该格式的简单性使其易于使用基本的文本编辑工具或编程语言进行操作,而无需专门的图像处理库。但是,这种简单性也意味着 PBM 文件可能比 JPEG 或 PNG 等更复杂的格式更大,后者使用压缩算法来减小文件大小。
PBM 格式有两种变体:称为 P1 的 ASCII(纯文本)格式和称为 P4 的二进制(原始)格式。ASCII 格式可供人类阅读,并且可以使用简单的文本编辑器创建或编辑。二进制格式不可供人类阅读,但更节省空间,并且程序可以更快地读写。尽管存储方式不同,但这两种格式都表示相同类型的图像数据,并且可以在不丢失信息的情况下相互转换。
ASCII 格式的 PBM 文件的结构以一个识别文件类型的两字节魔数开头。对于 PBM ASCII 格式,这是“P1”。在魔数之后,有空白(空格、制表符、回车符、换行符),然后是宽度规范,即图像中的列数,后面是更多空白,然后是高度规范,即图像中的行数。在高度规范之后,有更多空白,然后是像素数据开始。
ASCII PBM 文件中的像素数据由一系列“0”和“1”组成,其中每个“0”表示一个白色像素,每个“1”表示一个黑色像素。像素按行排列,每行像素在新的一行上。除了在两个字符序列中(不允许在序列的两个字符之间),像素数据中的任何位置都允许有空白。在读取 width*height 位后到达文件末尾。
相比之下,二进制 PBM 格式以“P4”而不是“P1”的魔数开头。在魔数之后,文件的格式与 ASCII 版本相同,直到像素数据开始。二进制像素数据打包成字节,每个字节的最重要位 (MSB) 表示最左边的像素,并且每行像素根据需要填充以填充最后一个字节。填充位不重要,其值被忽略。
二进制格式更节省空间,因为它使用一个完整的字节来表示八个像素,而不是 ASCII 格式,后者使用至少八个字节(每个像素一个字符加上空白)。但是,二进制格式不可供人类阅读,并且需要一个了解 PBM 格式的程序来显示或编辑图像。
以编程方式创建 PBM 文件相对简单。在 C 等编程语言中,人们可以在写入模式下打开一个文件,输出适当的魔数,将宽度和高度作为用空白分隔的 ASCII 数字写入,然后输出像素数据。对于 ASCII PBM,像素数据可以写成一系列“0”和“1”,并带有适当的换行符。对于二进制 PBM,像素数据必须打包成字节并以二进制模式写入文件。
读取 PBM 文件也很简单。程序将读取魔数以确定格式,跳过空白,读取宽度和高度,跳过更多空白,然后读取像素数据。对于 ASCII PBM,程序可以一次读取一个字符,并将其解释为像素值。对于二进制 PBM,程序必须读取字节并将它们解包成各个位以获取像素值。
PBM 格式不支持任何形式的压缩或编码,这意味着文件大小与图像中的像素数量成正比。对于高分辨率图像,这可能会导致非常大的文件。但是,该格式的简单性使其非常适合学习图像处理,用于图像保真度比文件大小更重要的场合,或用作图像转换过程中的中间格式。
PBM 格式的优点之一是它的简单性和易于操作。例如,要反转 PBM 图像(将所有黑色像素变为白色,反之亦然),人 们只需在像素数据中将所有“0”替换为“1”,并将所有“1”替换为“0”。这可以通过一个简单的文本处理脚本或程序来完成。类似地,其他基本的图像操作(如旋转或镜像)可以用简单的算法实现。
尽管 PBM 格式简单,但它并未广泛用于通用图像存储或交换。这主要是由于它缺乏压缩,这使得它不适合存储大图像或在带宽可能成为问题的情况下在互联网上使用。JPEG、PNG 和 GIF 等更现代的格式提供了各种形式的压缩,更适合这些目的。但是,PBM 格式仍然在某些情况下使用,特别是用于软件开发中的简单图形,以及作为图像处理概念的教学工具。
包括 PBM 格式在内的 Netpbm 套件提供了一组用于操作 PBM、PGM 和 PPM 文件的工具。这些工具允许在 Netpbm 格式和其他流行的图像格式之间进行转换,以及基本的图像处理操作,如缩放、裁剪和颜色操作。该套件设计为易于扩展,并具有一个用于添加新功能的简单界面。
总之,PBM 图像格式是一种用于存储单色位图图像的简单、朴素的文件格式。它的简单性使其易于理解和操作,这对于教育目的或简单的图像处理任务可能是有利的。虽然它不适合所有应用程序,因为它缺乏压缩并导致文件大小大,但它仍然是一种有用的格式,在特定情况下,它的优势最能发挥作用。PBM 格式与 Netpbm 套件的其他部分一起,仍然是从事基本图像处理和格式转换的人员的宝贵工具。
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