使用 JS 为图片写入扩展信息 - EXIF

    言归正传，直接切入主题。在某些场景下，需要将一些扩展或隐藏信息写入到图片里，然后下次可以直接通过这个图片拿到这些信息做一些事情。如以下一个场景，当从 Cesium 的球上截取了一张图片，然后下一次想要将这个图片重新贴回到球的上面，可以使用 Cesium.SingleTileImageryProvider 进行单独的一个图层贴片，需要传入图片以及4个东西南北经纬坐标。在通过 Cesium 上导出图片的同时我可以获取当前坐标位置然后将该信息存入图片，以后读取图片可以获取存入的内部信息直接进行操作。
    本次解决该需求的方案采用 JPEG 的 EXIF 因为 JPEG 图片可以存取额外的扩展信息，如 GPS、设备、创作人、图像 ID等。

EXIF 介绍

    EXIF 又称可交换图像文件格式，是一个专门为数字记录数码照片的属性信息和拍摄数据。简单理解就是一种专门用于添加数码信息扩展使用的规范。在 win7 下对 JPEG 格式的图片右键查看属性的详细信息可以看到各种 EXIF 的信息，并且可以进行任意的编辑，因此大多只做参考使用。下图为 EXIF 提供的部分信息

piexifjs 使用

    piexifjs 是一个用 js 编写的脚本，可以通过图片的 base64、EXIF 代码中获取到想要读取的 EXIF 信息，同样也可以向其插入自定义的 EXIF 信息，本次需求主要依靠该 piexifjs 对导出导入的 JPEG 进行信息的读写。

• GitHub地址：https://github.com/hMatoba/piexifjs
• 引入方式：浏览器可通过 <script> 标签引入脚本文件，会自动全局注册 piexif 对象，nodejs 需要使用 npm i piexifjs 安装开发依赖，并使用 const piexif = require('piexifjs') 引入
• 基本使用：
  • piexif.load(jpegData)：通过 JPEG 的base64 或 \xff\xd8 或 Exif 数据获取到 exif 的数据信息对象(exifObj)
  • piexif.dump(exifObj)：通过 exif 数据对象获取 exif 信息字符串(exifStr)
  • piexif.insert(exifStr,base64)：向 base64 中插入图片 EXIF 信息，返回新的 base64 结果

将地理信息存入到 JPEG

    假设当前我们已经利用 JS 做好了一张 JPEG 图片并且转换为了 base64，然后目的向 base64 中插入地理信息返回新的图片并且导出外部进行图片保存好，为下一步读取提供资源。直接上代码

let base64 = 'data:image/jpeg;base64,.....'	// 做好 jpeg 图片的 base64
let gps = {} // 定义一个 gps 数据对象，下面将为 exif 的 GPS数据对象赋值
gps[piexif.GPSIFD.GPSDateStamp] = "GPSPoint=[1&2&3&4]"; // 通过 piexif 为其自定义规范数据，其中 'GPSPoint=[1&2&3&4]' 是自定义内容，主要存入 1,2,3,4 后面通过正则获取 GPSPoint 内的信息
let exifObj = {	"GPS": gps }; // 定义一个 exifObj 对象
let exifStr = piexif.dump(exifObj); // 通过 piexif 将 exifObj 对象转换为字符串
let resultBase64 = piexif.insert(exifStr, base64); // 将 exif 结果字符串插入到 base64 获取结果

结果示例：

使用 JS 读取 JPEG 中的信息

通过上面获取的 resultBase64 读取之前存入的 GPSPoint，代码如下：

let nowExifStr = piexif.dump(piexif.load(resultBase64))
let exifStr = nowExifStr.match(/(GPSPoint\=\[=?)(\S*)(?=\])/))	// 通过正则获取目标 exif 信息
if(exifStr) {
	// 如果获取到信息那么该结果正则返回的结果数组中第三个存的应为 1&2&3&4
	exifStr = exifStr[2];
	console.log('get img point', exifStr)
}

示例结果：

扩展：获取图片的 base64

    通过上面的分析，当前需求都是通过 base64 进行的操作，所以读取问题解决了就要解决另一个问题，如何通过 js 获取图片的 base64。由于牵扯地址 URL 等操作，文件协议无法完成，需在 Web 服务器下才可使用，以下讨论均以 Web 服务器环境下进行操作。

• 通过 canvas 转换：利用 canvas.getContext("2d").drawImage 使用 img 加载图片后画到 canvas 最后通过 canvas.toDataURL('image/jpeg') 转换为 base64。但此法不可取，因为 toDataURL 相当于重新生成一张图，原本的图片格式被重置了，隐藏的地理信息也就消失了
• 通过 input file：input file 可以获取文件 File() 对象，通过 FileReader.readAsDataURL 进行转换，该方案多用于用户自定义上传图片获取信息使用，但对本文的需求不够灵活。当前需求是在目录下创建一个 image 文件夹，根据路径访问图片然后获取图片的 base64 以及地理坐标然后画到球上面。以上两种转换 base64 为网上多数方案，下面是通过查阅相关资料发现的第三种转换方式

Blob 转 Base64

• blob MDN 解释：Blob对象表示一个不可变、原始数据的类文件对象。Blob 表示的不一定是JavaScript原生格式的数据。File 接口基于Blob，继承了 blob 的功能并将其扩展使其支持用户系统上的文件。
• 使用 fetch 请求图片资源：fetch 传入路径的请求资源，成功后会返回一个 blob 此时借用 FileReader 就可以将 blob 再转换为 base64 也不会改变原文件的内容。代码如下

fetch('./test.jpg')
	.then((response) => {
		if (!response.ok) {
			throw new Error('Network response was not ok');
		}
		return response.blob();
	})
	.then((myBlob) => {
		var reader = new FileReader();
		reader.readAsDataURL(myBlob);
		reader.onload = function (e) {
			var tempBase64 = e.target.result
			var nowExifStr = piexif.dump(piexif.load(tempBase64))
			console.log(nowExifStr)
			var geopoint = (temp = nowExifStr.match(/(GPSPoint\=\[=?)(\S*)(?=\])/)).length == 3 ? temp[2] :undefined;
			console.log('get fetch image point:', geopoint)
			document.getElementById('img').src = tempbase64
		}
	})
	.catch((error) => {
		console.error('There has been a problem with your fetch operation:', error);
	})

输出结果：

总结

    Exif 图片的扩展信息只能用于 JPEG 图片，局限性还是比较大的，而且 Exif 信息可以随意更改，其信息安全无法得到保障，因此该功能并不适用有安全验证的场景。仅能做一些自定的规则功能。当然读取 JPEG 的常规信息用的也比较多，从手机中拍摄的照片就可以进行读取各种地理、时间、作者等。不过要注意图片与 canvas 进行转换过程中，图片已经被更新掉了。所以为保证信息不丢失在图片更新时将这些信息保存好，转换完新的 base64 再将先前保存的 exif 重新插入到 base64 再导出。