Exif图片方向的一些发现

背景

首先，先要了解Exif是个什么东东，搬出百度百科

可交换图像文件格式（英语：Exchangeable image file format，官方简称Exif），是专门为数码相机的照片设定的，可以记录数码照片的属性信息和拍摄数据。

说到底Exif就是一种格式，用来存储图片的一些信息，这些信息和我们日常比较相关的有拍摄设备，拍摄地点，图片尺寸等，不过今天的主角是另外一个——那就是图片方向（orientation）。这个图片方向不是指我们平时使用图片编辑器旋转的方向，而是拍照时手机的方向。总共有八个方向：

下图是JPEG ORIENTATION对应图片方向的纠正算法，这里它通过三位二进制数代表八种方向，然后再通过每一位二进制数对应不同的操作来对图片进行纠正，如下：

最高位二进制数代表对角线翻转的操作，第二位二进制数代表旋转180度的操作，最低位代表水平翻转的操作。
例如001，就是水平翻转，所以可以看到001的图形和原图形关于水平轴对称。通过把八个方向的图形用3个二进制数即三种操作组合，就可以很方便的对图形做转换，编码伪代码如下：

if (value & 100b != 0)  image.flip-diagonally
if (value & 010b != 0)  image.rotate-180
if (value & 001b != 0)  image.flip-horizontally

那有人就会困惑了，自己怎么平时没有看到这种图片呢，这是因为我们使用的图片查看器或者是浏览器对orientation做了兼容，会对展示的图片做转换。

如下是windows文件夹的展示：

下面则是Android Studio的图片展示

所以可以看到，windows是默认对图片orientation做了处理，而Android的ImageView则没有处理所以看到的是图片本来的方向。
这是八个F的图片链接。

应用

在Android里面，三星手机的拍照是个奇葩的存在，三星手机的exif是旋转90度，别家手机则是0度，所以三星手机的照片需要做处理，这里是一张三星手机照片的exif信息：

三星手机的方向是Rotate 90CW，意思就是需要顺时针方向（ClockWise）旋转90度。
脑壳转的快的同学可以对照上面的F图，相信很快看出是101这张图。
那我们取出图片的orientation值进行验证：

        try {
            val exifInterface = ExifInterface(resources.openRawResource(id))
            val orientation = exifInterface.getAttributeInt(ExifInterface.TAG_ORIENTATION, ExifInterface.ORIENTATION_NORMAL)
            Log.e("orientation", orientation.toString())
        } catch (e: IOException) {
            e.printStackTrace()
        }

打印结果是6，和上面的101对不上，其实在Android的orientation是需要做减1处理的，也就是说6其实对应的是101这种状态。另外，需要注意的是，如果打印结果是0，那么说明图片没有orientation这个信息。

那接下来我们进行编码，这是第一张方式：

  val options = BitmapFactory.Options()
  var bitmap = BitmapFactory.decodeResource(resources, R.mipmap.error_orientation, options)
  val matrix = Matrix()
  matrix.postRotate(getOrientation(R.mipmap.error_orientation).toFloat())
  bitmap = Bitmap.createBitmap(bitmap, 0, 0, bitmap.width, bitmap.height, matrix, true)
  imageview.setImageBitmap(bitmap)

  private fun getOrientation(id:Int): Int {
        var degree = 0
        try {
            val exifInterface = ExifInterface(resources.openRawResource(id))
            val orientation = exifInterface.getAttributeInt(ExifInterface.TAG_ORIENTATION, ExifInterface.ORIENTATION_NORMAL)
            when (orientation) {
                ExifInterface.ORIENTATION_ROTATE_90 -> degree = 90
                ExifInterface.ORIENTATION_ROTATE_180 -> degree = 180
                ExifInterface.ORIENTATION_ROTATE_270 -> degree = 270
            }
        } catch (e: IOException) {
            e.printStackTrace()
        }
        return degree
    }

一般来说，我们只需要处理这三种角度，上面三个角度对应的orientation是6 3 8，也就是101，010，111这三种状态。为什么一般只需要处理这三种状态呢，自己脑补一下拿相机的角度，不外乎就四种情况，除了正常的情况下，不就只需要处理三种情况吗？嘿嘿，我真是个小机灵鬼。
当然，如果要严谨一点，还是需要按照JPEG那种操作方式来，如下：

 val options = BitmapFactory.Options()
 var bitmap = BitmapFactory.decodeResource(resources, R.mipmap.f7t, options)
 val matrix = genOrientationMatrix(R.mipmap.f7t)
 bitmap = Bitmap.createBitmap(bitmap, 0, 0, bitmap.width, bitmap.height, matrix, true)
 imageview.setImageBitmap(bitmap)

 private fun genOrientationMatrix(id:Int): Matrix {
        val matrix = Matrix()
        try {
            val exifInterface = ExifInterface(resources.openRawResource(id))
            var orientation =  exifInterface.getAttributeInt(ExifInterface.TAG_ORIENTATION, ExifInterface.ORIENTATION_NORMAL)
            if (orientation > 0) {
                orientation--
                if (orientation and 0b100 != 0) { //对角线翻转
                    matrix.postScale(-1.0f, 1.0f)
                    matrix.postRotate(-90f)
                }
                if (orientation and 0b010 != 0) { //旋转180度
                    matrix.postRotate(180f)
                }
                if (orientation and 0b001 != 0) { //水平翻转
                    matrix.postScale(-1.0f, 1.0f)
                }
            }
            return matrix
        } catch (e: IOException) {
            e.printStackTrace()
        }
        return matrix
    }

其实就是将JPEG对于orientation的转换利用代码进行实现，对矩阵进行相应的变换。

总结

Exif是一种存储了相片一些信息的格式，平常我们在进行Android开发的时候，一般需要考虑方向的问题，但是在日常生活，这个也是暴露我们隐私的入口，所以手机在拍照的时候，最好将保存位置这些选项关闭，避免泄漏自己的隐私。

参考

Android性能优化：图片保存，还能更快

JPEG Orientation