图像处理方向信息

前言

Exif 规范定义了方向标签，用于指示相机相对于所捕获场景的方向。相机可以使用该标签通过方向传感器自动指示方向，也可以让用户通过菜单开关手动指示方向，而无需实际转换图像数据本身。

在图像处理过程中，若是原图文件包含了方向 Orientation 信息，会导致输出的图片在方向上有些许偏差。一般我们需要在处理图像之前将方向信息去掉，并将图像处理成正确的展示形式。

Orientation说明

拍摄图像时相机相对于场景的方向。“第 0 行”和“第 0 列”与视觉位置的关系如下所示。

值	第 0 行	第 0 列	描述
1	顶部	左边	0度：正确方向，无需调整
2	顶部	右边	水平翻转
3	底部	右边	180度旋转
4	底部	左边	水平翻转+180度旋转（垂直翻转）
5	左边	顶部	水平翻转+顺时针270度
6	右边	顶部	顺时针270度
7	右边	底部	水平翻转+顺时针90度
8	左边	底部	顺时针90度

图例说明：
在这里插入图片描述

如何查看

系统自带的 `preview` 的显示检查器可直接查看：

在这里插入图片描述

通过命令行工具

Mac可以安装 brew install exiftool 后使用 exiftool 工具进行查看：
在这里插入图片描述

处理方式

既然知道了方向定义的含义，就按照相反的方式就行处理即可。

自己通过 Pillow 库实现了一个简单的方法：

from PIL import Image

def reset_image_rotate(im: Image) -> Image:
	# 0x0112 EXIF tags: Orientation ，see PIL.ExifTags.TAGS
	orientation_code = im.getexif().get_ifd(0x0112)
    
    if orientation_code == 2:
        im = im.transpose(Image.Transpose.FLIP_LEFT_RIGHT)
    elif orientation_code == 3:
        im = im.transpose(Image.Transpose.ROTATE_180)
    elif orientation_code == 4:
        im = im.transpose(Image.Transpose.FLIP_TOP_BOTTOM)
    elif orientation_code == 5:
        im = im.transpose(Image.Transpose.TRANSPOSE)  # 矩阵转置
    elif orientation_code == 6:
        im = im.transpose(Image.Transpose.ROTATE_270)  # 逆时针270度
    elif orientation_code == 7:
        im = im.transpose(Image.Transpose.TRANSVERSE)
    elif orientation_code == 8:
        im = im.transpose(Image.Transpose.ROTATE_90)  # 逆时针90度
    return im

注意：后来查看Pillow官方文档时发现，库中已提供了现成的方法。

from PIL import ImageOps

img = ImageOps.exif_transpose(img)

源码如下：

def exif_transpose(image):
    """
    If an image has an EXIF Orientation tag, return a new image that is
    transposed accordingly. Otherwise, return a copy of the image.

    :param image: The image to transpose.
    :return: An image.
    """
    exif = image.getexif()
    orientation = exif.get(0x0112)
    method = {
        2: Image.FLIP_LEFT_RIGHT,
        3: Image.ROTATE_180,
        4: Image.FLIP_TOP_BOTTOM,
        5: Image.TRANSPOSE,
        6: Image.ROTATE_270,
        7: Image.TRANSVERSE,
        8: Image.ROTATE_90,
    }.get(orientation)
    if method is not None:
        transposed_image = image.transpose(method)
        transposed_exif = transposed_image.getexif()
        if 0x0112 in transposed_exif:
            del transposed_exif[0x0112]
            if "exif" in transposed_image.info:
                transposed_image.info["exif"] = transposed_exif.tobytes()
            elif "Raw profile type exif" in transposed_image.info:
                transposed_image.info[
                    "Raw profile type exif"
                ] = transposed_exif.tobytes().hex()
            elif "XML:com.adobe.xmp" in transposed_image.info:
                transposed_image.info["XML:com.adobe.xmp"] = re.sub(
                    r'tiff:Orientation="([0-9])"',
                    "",
                    transposed_image.info["XML:com.adobe.xmp"],
                )
        return transposed_image
    return image.copy()