Python 读写图像 GPS 信息

又见苍岚

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Python 读写图像 GPS 信息

Yiwei Zhang · 2024-05-11 · via 又见苍岚

JPG 图像中经常会保存相机记录的图像拍摄位置的 GPS 信息，本文记录 Python 获取、保存图像拍摄位置信息的方法。

简介

EXIF（Exchangeable Image File Format）是一种用于存储图像拍摄相关信息的标准，这些信息包括相机设置、拍摄时间、地点等。EXIF信息通常嵌入在JPEG、TIFF和RAW图像文件中，以便于软件和设备（如数字相机、手机、扫描仪）能够读取和使用这些信息。

在EXIF信息中，GPS信息是一个重要的组成部分，它可以提供关于图像拍摄位置的详细数据。以下是GPS信息可能包含的内容：

GPS版本信息：表示EXIF中GPS信息的版本号。
GPS国界：标识图像拍摄位置所在的国家或地区。
GPS定位日期和时间：记录图像拍摄时的日期和时间。
GPS卫星信息：显示在图像拍摄时，哪些卫星参与了GPS定位。
GPS经度：表示图像拍摄位置的经度，通常以度、分、秒的形式表示。
GPS纬度：表示图像拍摄位置的纬度，同样以度、分、秒的形式表示。
GPS高度：以米为单位，表示图像拍摄位置相对于海平面的高度。
GPS速度：表示图像拍摄时的移动速度，通常以千米/小时为单位。

通过这些GPS信息，我们可以了解到图像的拍摄位置、时间和拍摄时的运动状态。这些信息对于图片的归档、分享和地理信息系统（GIS）分析等方面非常有用。

Python 获取路线

可以在 Python 中很容易地获取到图像的 exif 信息，并从中提取 gps 信息，本质上都是从文件中读取 exif 信息字段，将其解析成我们可读的 gps 信息。

这里介绍三种实现方法：

Pillow 路线
piexif
exifread

经度、纬度概念

经度 Longitude , 本初子午线位置为 0 度经线 , 相当于水平 x 轴的坐标 , 经度的取值范围 -180 度 ~ +180 度 ;
纬度 Latitude , 相当于垂直 y 轴的坐标 , 纬度的取值范围 -90 度 ~ + 90 度 ;
西经和南纬是负数 ;

Pillow

安装

1	`pip install Pillow`

使用

上源码：

from PIL import Image, ExifTagsdef pillow_get_exif_data(image_path):
    image = Image.open(image_path)
    # 获取图片的exif信息
    exif_data = image._getexif()
    if exif_data is not None:
        # 使用自定义的函数转换exif标签
        exif_data = {
            ExifTags.TAGS[k]: v
            for k, v in exif_data.items()
            if k in ExifTags.TAGS
        }
    return exif_data
if __name__ == '__main__':
    image_path = 'demo.jpg'
    exif_data = pillow_get_exif_data(image_path)
    print(exif_data['GPSInfo'])

输出：

1	`{0: b'\x02\x03\x00\x00', 1: 'N', 2: (31.0, 5.0, 37.6518), 3: 'E', 4: (121.0, 14.0, 54.4151), 5: b'\x00', 6: 93.606, 7: (2.0, 32.0, 54.0), 9: 'A', 18: 'WGS-84\x00', 29: '2024:05:04'}`

含义：

1 —— 南北
2 —— 纬度（度分秒）
3 —— 东西
4 —— 经度（度分秒）
6 —— 高度（米）

piexif

安装

1	`pip install piexif`

使用

上源码：

import piexifdef piexif_get_exif_data(image_path):
    exif_dict = piexif.load(image_path)
    return exif_dict
if __name__ == '__main__':
    image_path = 'demo.jpg'
    exif_data = piexif_get_exif_data(image_path)
    print(exif_data['GPS'])

输出：

0:
(2, 3, 0, 0)
1:
b'N'
2:
((31, 1), (5, 1), (376518, 10000))
3:
b'E'
4:
((121, 1), (14, 1), (544151, 10000))
5:
0
6:
(93606, 1000)
7:
((2, 1), (32, 1), (54, 1))
9:
b'A'
18:
b'WGS-84\x00'

含义：

其中的 tuple 需要第一个数除以第二个数

1 —— 南北
2 —— 纬度（度分秒）
3 —— 东西
4 —— 经度（度分秒）
6 —— 高度（米）

exifread

安装

1	`pip install exifread`

使用

上源码：

import exifreaddef exifread_get_exif_data(image_path):
    f = open(image_path,'rb')
    contents = exifread.process_file(f)
    f.close()
    return contents
if __name__ == '__main__':
    image_path = 'demo.jpg'
    contents = exifread_get_exif_data(image_path)
    print(contents["GPS GPSLongitude"], contents['GPS GPSLongitudeRef'], contents["GPS GPSLatitude"], contents['GPS GPSLatitudeRef'], contents["GPS GPSAltitude"])

输出：

1	`[121, 14, 544151/10000] E [31, 5, 188259/5000] N 46803/500`

pyexiv2

安装

1	`pip install pyexiv2`

使用

from pyexiv2 import Image as xmpImage
from pyexiv2 import ImageDatadef phase_all_exif_info(image_path):
    img = xmpImage(image_path)
    total_info = dict()
    xmp_data = img.read_xmp()
    total_info.update(xmp_data)
    exif_info = img.read_exif()
    total_info.update(exif_info)
    return total_info

性能评估

连续运行一千次，统计时间：

from PIL import Image, ExifTags
import mtutils as mt
import numpy as np
import piexif
import exifread
import timedef piexif_get_exif_data(image_path):
    exif_dict = piexif.load(image_path)
    return exif_dict
def pillow_get_exif_data(image_path):
    image = Image.open(image_path)
    # 获取图片的exif信息
    exif_data = image._getexif()
    if exif_data is not None:
        # 使用自定义的函数转换exif标签
        exif_data = {
            ExifTags.TAGS[k]: v
            for k, v in exif_data.items()
            if k in ExifTags.TAGS
        }
    return exif_data
def exifread_get_exif_data(image_path):
    f = open(image_path,'rb')
    contents = exifread.process_file(f)
    f.close()
    return contents
    if __name__ == '__main__':
    image_path = 'demo.JPG'
    times = 1000
    start = time.time()
    for _ in range(times):
       exif_data = pillow_get_exif_data(image_path)
    end = time.time()
    print(f'pillow_get_exif_data: {end - start}')
    start = time.time()
    for _ in range(times):
        exif_data2 = piexif_get_exif_data(image_path)
    end = time.time()
    print(f'piexif_get_exif_data: {end - start}')
    start = time.time()
    for _ in range(times):
        exifread_get_exif_data(image_path)
    end = time.time()
    print(f'exifread_get_exif_data: {end - start}')
    pass

输出：

1
2
3

pillow_get_exif_data: 0.94569993019104
piexif_get_exif_data: 0.17222881317138672
exifread_get_exif_data: 0.8518986701965332

结论：piexif 又快又好用。

写入exif信息

pyexiv2

from pyexiv2 import Image as xmpImage
from pyexiv2 import ImageDatadef modify_xmp_and_exif(image_path, xmp_changes=None, exif_changes=None):
    """
    只修改 XMP 元数据，不操作像素数据
    """
    try:
        # 1. 打开图片读取元数据（仅加载元数据，不加载完整像素）
        with xmpImage(image_path) as img:
            # 如果提供了 EXIF 修改，应用它
            if exif_changes:
                img.modify_exif(exif_changes)
                        # 如果提供了 XMP 修改，应用它
            if xmp_changes:
                img.modify_xmp(xmp_changes)
                        # 3. 获取修改后的完整元数据（包括 EXIF、XMP）
            exif = img.read_exif()
            xmp = img.read_xmp()
                # 4. 用原始图片创建 ImageData 对象（承载像素和原始元数据）
        with open(image_path, 'rb') as f:
            img_data = ImageData(f.read())
                # 5. 将修改后的元数据写入 ImageData（仅更新元数据区）
        img_data.modify_exif(exif)
        img_data.modify_xmp(xmp)
    except FileNotFoundError:
        print(f"错误：找不到文件 '{image_path}'")
    except Exception as e:
        print(f"处理图片时发生错误: {e}")

Pillow

当需要用Python 保存图像并附带 exif 信息时，可以用到 Pillow 库了，exif信息这里两种方式：

pillow 自带信息

from PIL import Image
image_path = 'demo.jpg'pil_img = Image.open(image_path)
pil_img.save('target.jpg', exif=pil_img.info['exif'])

piexif 信息压缩成字符串送入 pil 写图像中

from PIL import Image
import piexifimage_path = 'demo.jpg'
pil_img = Image.open(image_path)
exif_dict = piexif.load(img.info['exif'])
exif_bytes = piexif.dump(exif_dict)
pil_img.save('target.jpg', exif=exif_bytes)

参考资料

文章链接：
https://www.zywvvd.com/notes/coding/python/get-jpg-img-gps-info/get-jpg-img-gps-info/

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pyexiv2

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