如何根据方向元数据旋转 JPEG 图像？

Question

我有一些服务器代码在上传图片时生成缩略图。问题是，当拍摄图像并旋转相机/设备时，缩略图会旋转，即使完整尺寸的图像本身在任何图像查看软件中都以正确的方向显示。这只发生在 jpg 上。

在 OSX 上使用 Preview，我可以看到 jpg 中嵌入了方向元数据。当我使用 ImageTools (Grails Plugin) 生成缩略图时，EXIF 元数据不在缩略图中，这就是缩略图出现旋转的原因。

通过离线对话，我了解到，虽然读取 EXIF 元数据相对容易，但没有简单的方法来编写它，这就是生成 jpg 缩略图时数据丢失的原因。

看来我有两个选择：

1. 使用 ImageMagick 生成缩略图。缺点是需要在我们的服务器上安装更多软件。
2. 读取 EXIF 方向数据代码并适当旋转缩略图。

有人知道其他选择吗？

Answer 1

如果您想旋转图像，我建议使用元数据提取器库http://code.google.com/p/metadata-extractor/。可以通过以下代码获取图片信息：

// Inner class containing image information
public static class ImageInformation {
    public final int orientation;
    public final int width;
    public final int height;

    public ImageInformation(int orientation, int width, int height) {
        this.orientation = orientation;
        this.width = width;
        this.height = height;
    }

    public String toString() {
        return String.format("%dx%d,%d", this.width, this.height, this.orientation);
    }
}


public static ImageInformation readImageInformation(File imageFile)  throws IOException, MetadataException, ImageProcessingException {
    Metadata metadata = ImageMetadataReader.readMetadata(imageFile);
    Directory directory = metadata.getFirstDirectoryOfType(ExifIFD0Directory.class);
    JpegDirectory jpegDirectory = metadata.getFirstDirectoryOfType(JpegDirectory.class);

    int orientation = 1;
    try {
        orientation = directory.getInt(ExifIFD0Directory.TAG_ORIENTATION);
    } catch (MetadataException me) {
        logger.warn("Could not get orientation");
    }
    int width = jpegDirectory.getImageWidth();
    int height = jpegDirectory.getImageHeight();

    return new ImageInformation(orientation, width, height);
}

然后根据您检索到的方向，您可以将图像旋转和/或翻转到正确的方向。 EXIF方向的仿射变换由以下方法给出：

// Look at http://chunter.tistory.com/143 for information
public static AffineTransform getExifTransformation(ImageInformation info) {

    AffineTransform t = new AffineTransform();

    switch (info.orientation) {
    case 1:
        break;
    case 2: // Flip X
        t.scale(-1.0, 1.0);
        t.translate(-info.width, 0);
        break;
    case 3: // PI rotation 
        t.translate(info.width, info.height);
        t.rotate(Math.PI);
        break;
    case 4: // Flip Y
        t.scale(1.0, -1.0);
        t.translate(0, -info.height);
        break;
    case 5: // - PI/2 and Flip X
        t.rotate(-Math.PI / 2);
        t.scale(-1.0, 1.0);
        break;
    case 6: // -PI/2 and -width
        t.translate(info.height, 0);
        t.rotate(Math.PI / 2);
        break;
    case 7: // PI/2 and Flip
        t.scale(-1.0, 1.0);
        t.translate(-info.height, 0);
        t.translate(0, info.width);
        t.rotate(  3 * Math.PI / 2);
        break;
    case 8: // PI / 2
        t.translate(0, info.width);
        t.rotate(  3 * Math.PI / 2);
        break;
    }

    return t;
}

图像的旋转将通过以下方法完成：

public static BufferedImage transformImage(BufferedImage image, AffineTransform transform) throws Exception {

    AffineTransformOp op = new AffineTransformOp(transform, AffineTransformOp.TYPE_BICUBIC);

    BufferedImage destinationImage = op.createCompatibleDestImage(image, (image.getType() == BufferedImage.TYPE_BYTE_GRAY) ? image.getColorModel() : null );
    Graphics2D g = destinationImage.createGraphics();
    g.setBackground(Color.WHITE);
    g.clearRect(0, 0, destinationImage.getWidth(), destinationImage.getHeight());
    destinationImage = op.filter(image, destinationImage);
    return destinationImage;
}

在服务器环境中，别忘了用-Djava.awt.headless=true运行

Answer 2

Thumbnailator 库支持 EXIF 方向标志。要以正确的方向读取完整尺寸的图像：

BufferedImage image = Thumbnails.of(inputStream).scale(1).asBufferedImage();

Answer 3

这可以通过使用image part of JavaXT core library 轻松完成：

// Browsers today can't handle images with Exif Orientation tag
Image image = new Image(uploadedFilename);
// Auto-rotate based on Exif Orientation tag, and remove all Exif tags
image.rotate(); 
image.saveAs(permanentFilename);

就是这样！

我尝试过 Apache Commons Imaging，但那是一团糟。 JavaXT 更加优雅。

Answer 4

Exif 似乎很难编写，因为其中包含专有内容。 但是，您可以考虑另一种选择

读取原件，但只将方向标签写入缩略图。

Apache Sanselan 似乎有很好的工具集来做这件事。

http://commons.apache.org/proper/commons-imaging/

以 ExifRewriter 类为例。

Answer 5

正如 dnault 在之前的评论中提到的，Thumbnaliator 库解决了这个问题。但是你应该使用正确的输入/输出格式来避免这种自动旋转的颜色变化。

ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
ByteArrayInputStream in = new ByteArrayInputStream(file.getContents());
Thumbnails.of(in)
    .scale(1)
    .toOutputStream(baos);
byte[] bytes = baos.toByteArray();

Answer 6

我的解决方案是@PerLindberg 的答案和@AntoineMartin 的结合。我在 Windows 10 上使用 Java 8 尝试了其他答案，但似乎没有一个可以解决问题。 @AntoinMartin 的 com.drew.imaging 解决方案很慢，图像变成黑白并且充满了伪影。 @PerLindberg 的 JavaXT 解决方案没有读取 Exif 2.2 数据。

1）使用com.drew.imaging读取exif信息：

// Inner class containing image information
public static class ImageInformation {
    public final int orientation;
    public final int width;
    public final int height;

    public ImageInformation(int orientation, int width, int height) {
        this.orientation = orientation;
        this.width = width;
        this.height = height;
    }

    public String toString() {
        return String.format("%dx%d,%d", this.width, this.height, this.orientation);
    }
}

public ImageInformation readImageInformation(File imageFile)  throws IOException, MetadataException, ImageProcessingException {
    Metadata metadata = ImageMetadataReader.readMetadata(imageFile);
    Directory directory = metadata.getFirstDirectoryOfType(ExifIFD0Directory.class);
    JpegDirectory jpegDirectory = metadata.getFirstDirectoryOfType(JpegDirectory.class);

    int orientation = 1;
    if (directory != null) {
        try {
            orientation = directory.getInt(ExifIFD0Directory.TAG_ORIENTATION);
        } catch (MetadataException me) {
            logger.warn("Could not get orientation");
        }
        int width = jpegDirectory.getImageWidth();
        int height = jpegDirectory.getImageHeight();

        return new ImageInformation(orientation, width, height);
    } else {
        return null;
    }
}

2) 使用JavaXT 执行基于Exif 数据的旋转。

public void rotateMyImage(String imageDownloadFilenme);
    File imageDownloadFile =  new File(imgageDownloadFilenme);
    Image image = new Image(imgageDownloadFilenme);
    ImageInformation imageInformation = readImageInformation(imageDownloadFile);
    if (imageInformation != null) {
        rotate(imageInformation, image);
    }
    image.saveAs(imgageDownloadFilenme);
}

public void rotate(ImageInformation info, Image image) {

    switch(info.orientation) {
        case 1:
            return;
        case 2:
            image.flip();
            break;
        case 3:
            image.rotate(180.0D);
            break;
        case 4:
            image.flip();
            image.rotate(180.0D);
            break;
        case 5:
            image.flip();
            image.rotate(270.0D);
            break;
        case 6:
            image.rotate(90.0D);
            break;
        case 7:
            image.flip();
            image.rotate(90.0D);
            break;
        case 8:
            image.rotate(270.0D);
    }

}

Answer 7

如果你只是想让它看起来正确。根据您已经提取的“方向”，您可以根据需要添加“旋转”-PI/2（-90 度）、PI/2（90 度）或 PI（+180 度）。浏览器或任何其他程序将正确显示图像，因为将应用方向并且从缩略图输出中删除元数据。

Answer 8

上面的旋转函数旋转图像数据。还有一件事要做。您必须设置 BufferedImage 的宽度和高度。旋转90度和270度时，宽度和高度必须互换。

    BufferedImage transformed;
    switch (orientation) {
        case 5:
        case 6:
        case 7:
        case 8:
            transformed = new BufferedImage(image.getHeight(), image.getWidth(), image.getType());
            break;
        default:
            transformed = new BufferedImage(image.getWidth(), image.getHeight(), image.getType());
    }

Answer 9

根据 Antoine Martin 的回答，我创建了一个自己的类，用于根据图像的 exif 信息校正给定 jpeg 图像（在我的情况下为输入流）的方向。有了他的解决方案，我遇到了问题，结果图像的颜色是错误的，因此我创建了这个。 为了检索图像的元数据，我使用了metadata-extractor 库。

我希望它会帮助一些人。

public class ImageOrientationUtil {

/**
 * Checks the orientation of the image and corrects it if necessary.
 * <p>If the orientation of the image does not need to be corrected, no operation will be performed.</p>
 * @param inputStream
 * @return
 * @throws ImageProcessingException
 * @throws IOException
 * @throws MetadataException
 */
public static BufferedImage correctOrientation(InputStream inputStream) throws ImageProcessingException, IOException, MetadataException {
    Metadata metadata = ImageMetadataReader.readMetadata(inputStream);
    if(metadata != null) {
        if(metadata.containsDirectoryOfType(ExifIFD0Directory.class)) {
            // Get the current orientation of the image
            Directory directory = metadata.getFirstDirectoryOfType(ExifIFD0Directory.class);
            int orientation = directory.getInt(ExifIFD0Directory.TAG_ORIENTATION);

            // Create a buffered image from the input stream
            BufferedImage bimg = ImageIO.read(inputStream);


            // Get the current width and height of the image
            int[] imageSize = {bimg.getWidth(), bimg.getHeight()};
            int width = imageSize[0];
            int height = imageSize[1];

            // Determine which correction is needed
            AffineTransform t = new AffineTransform();
            switch(orientation) {
            case 1:
                // no correction necessary skip and return the image
                return bimg;
            case 2: // Flip X
                t.scale(-1.0, 1.0);
                t.translate(-width, 0);
                return transform(bimg, t);
            case 3: // PI rotation 
                t.translate(width, height);
                t.rotate(Math.PI);
                return transform(bimg, t);
            case 4: // Flip Y
                t.scale(1.0, -1.0);
                t.translate(0, -height);
                return transform(bimg, t);
            case 5: // - PI/2 and Flip X
                t.rotate(-Math.PI / 2);
                t.scale(-1.0, 1.0);
                return transform(bimg, t);
            case 6: // -PI/2 and -width
                t.translate(height, 0);
                t.rotate(Math.PI / 2);
                return transform(bimg, t);
            case 7: // PI/2 and Flip
                t.scale(-1.0, 1.0);
                t.translate(height, 0);
                t.translate(0, width);
                t.rotate(  3 * Math.PI / 2);
                return transform(bimg, t);
            case 8: // PI / 2
                t.translate(0, width);
                t.rotate(  3 * Math.PI / 2);
                return transform(bimg, t);
            }
        }
    }

    return null;
}

/**
 * Performs the tranformation
 * @param bimage
 * @param transform
 * @return
 * @throws IOException
 */
private static BufferedImage transform(BufferedImage bimage, AffineTransform transform) throws IOException {
    // Create an transformation operation
    AffineTransformOp op = new AffineTransformOp(transform, AffineTransformOp.TYPE_BICUBIC);

    // Create an instance of the resulting image, with the same width, height and image type than the referenced one
    BufferedImage destinationImage = new BufferedImage( bimage.getWidth(), bimage.getHeight(), bimage.getType() );
    op.filter(bimage, destinationImage);

   return destinationImage;
}
}