octave_packages/image-1.0.15/readexif.m

   1 ## Copyright (C) 2009 Roderick Koehle    koehle(at)users.sourceforge.net
   2 ##
   3 ## This program is free software; you can redistribute it and/or
   4 ## modify it under the terms of the GNU General Public License
   5 ## as published by the Free Software Foundation; either version 2
   6 ## of the License, or (at your option) any later version.
   7 ##
   8 ## Octave is distributed in the hope that it will be useful, but
   9 ## WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10 ## MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  11 ## General Public License for more details.
  12 ##
  13 ## You should have received a copy of the GNU General Public License
  14 ## along with Octave; see the file COPYING.  If not, see
  15 ## <http://www.gnu.org/licenses/>.
  16
  17 ## -*- texinfo -*-
  18 ## @deftypefn {Function File} {@var{exif} =} readexif(@var{filename}, @var{thumbnail})
  19 ## Read EXIF information from JPEG image data.
  20 ##
  21 ## The exif tag information are returned in the @var{exif} data structure.
  22 ## Integer ratios are expressed as column vector.
  23 ## For example, a focal number of 2.8 is expressed
  24 ## as FNumber=[28; 10]. Otherwise all data are returned by the type
  25 ## as specified in the IFD structures.
  26 ##
  27 ## The filename for the thumbnail image is optional.
  28 ## If given, the thumbnail jpeg image will be stored to
  29 ## file @var{thumbnail}.
  30 ##
  31 ## Reference:
  32 ## JEITA CP-3451, Exchangeable image file format for digital still cameras:
  33 ## Exif Version 2.2
  34 ##
  35 ## @seealso{imwrite, imfinfo}
  36 ## @end deftypefn
  37
  38 function exif = readexif(file, thumbnail)
  39
  40   % Enable the debug flag to see more of the JPG sections.
  41
  42   debug = false;
  43
  44   in = fopen(file);
  45   if (in<0)
  46     error('File "%s" not found !', file);
  47   end
  48
  49   s = fread(in, 1, 'uint16', 'ieee-be');
  50
  51   JPEG.SOI = 0xffd8;
  52   JPEG.APP0 = 0xffe0;
  53   JPEG.APP1 = 0xffe1;
  54   JPEG.APP2 = 0xffe2;
  55   JPEG.DQT = 0xffdb;
  56   JPEG.DHT = 0xffc4;
  57   JPEG.DRI = 0xffdd;
  58   JPEG.SOF = 0xffc0;
  59   JPEG.SOS = 0xffda;
  60   JPEG.EOI = 0xffd9;
  61
  62   % Stop if no Start of Image found
  63
  64   if s~=JPEG.SOI
  65     error('JPEG Format error - missing start of image tag.');
  66   end
  67
  68   exif = [];
  69
  70   while ~feof(in)
  71     s = fread(in, 1, 'uint16', 'ieee-be');
  72
  73     switch s
  74       case JPEG.SOI
  75       case JPEG.APP0
  76         l = fread(in, 1, 'uint16', 'ieee-be');
  77         if debug, printf('APP0: %i\n', l); end
  78         fseek(in, l-2, 'cof');
  79       case JPEG.APP1
  80         l = fread(in, 1, 'uint16', 'ieee-be');
  81         if debug, printf('APP1: %i\n', l); end
  82         app1 = fread(in, l-2, 'uchar');
  83         if nargin==1
  84           exif = parseexif(app1);
  85         else
  86           exif = parseexif(app1, thumbnail);
  87         end
  88         % stop reading further, remove following break
  89         % if you want to extend this parser.
  90         break;
  91       case JPEG.APP2
  92         l = fread(in, 1, 'uint16', 'ieee-be');
  93         if debug, printf('APP2: %i\n', l); end
  94         fseek(in, l-2, 'cof');
  95       case JPEG.DQT % define quantization table
  96         l = fread(in, 1, 'uint16', 'ieee-be');
  97         if debug, printf('DQT: %i\n', l); end;
  98         fseek(in, l-2, 'cof');
  99       case JPEG.DHT % define huffmann table
 100         l = fread(in, 1, 'uint16', 'ieee-be');
 101         fseek(in, l-2, 'cof');
 102         if debug, printf('DHT: %i\n', l); end
 103       case JPEG.DRI % define restart interoperability
 104         l = fread(in, 1, 'uint16', 'ieee-be');
 105         fseek(in, l-2, 'cof');
 106         if debug, printf('DRI: %i\n', l); end
 107       case JPEG.SOF % start of frame
 108         l = fread(in, 1, 'uint16', 'ieee-be');
 109         fseek(in, l-2, 'cof');
 110         if debug, printf('SOF: %i\n', l); end
 111       case JPEG.SOS % start of scan
 112         l = fread(in, 1, 'uint16', 'ieee-be');
 113         fseek(in, l-2, 'cof');
 114         if debug, printf('SOS: %i\n', l); end
 115
 116         % JPEG compressed data comes here ...
 117         break;
 118
 119       case JPEG.EOI % end of image
 120         printf('EOI');
 121       otherwise % Skip unknown tags
 122         l = fread(in, 1, 'uint16', 'ieee-be');
 123         if debug, printf('TAG %04X: %i\n', s, l); end
 124         fseek(in, l-2, 'cof');
 125     end
 126   end
 127
 128   fclose(in);
 129 end
 130
 131 %
 132 % Parse EXIF APP1 section
 133 %
 134 % This routine will parse the APP1 section of an jpeg image.
 135 % If a filename "thumb" is given, the tumbnail image data
 136 % will be exported to given file.
 137 %
 138 %   exif = parseexif(data, thumb)
 139 %
 140 function exif = parseexif(data, thumb)
 141
 142   id = char(data(1:6).');
 143   if strncmp(id, ['Exif' 0 0], 6)
 144
 145     % TIFF header
 146
 147     byteorder = char(data(7:8).');
 148     littleendian = strncmp(byteorder, 'II', 2);
 149     bigendian    = strncmp(byteorder, 'MM', 2);
 150
 151     tag42     = intn(data(9:10), bigendian);
 152     offset    = intn(data(11:14), bigendian);
 153
 154     if (~littleendian && ~bigendian) || tag42~=42
 155       error('invalid TIFF header');
 156     end
 157
 158     % IFD fields
 159
 160     exif = ifdparse(tifftags(), data, offset, bigendian);
 161   else
 162     exif = [];
 163   end
 164
 165   % export thumbnail image
 166
 167   if nargin==2 && isfield(exif, 'JPEGInterchangeFormat')
 168     i = exif.JPEGInterchangeFormat;
 169     n = exif.JPEGInterchangeFormatLength;
 170
 171     jpg = data(7+i:7+i+n-1);
 172     out = fopen(thumb, 'w');
 173     if (out<0),
 174       error('Cannot open file "%s" for writing thumbnail image.', thumb);
 175     end
 176     fwrite(out, jpg, 'uint8');
 177     fclose(out);
 178   end
 179 end
 180
 181 function ifd = ifdparse(dict, data, offset, endian)
 182
 183   debug = false;
 184
 185   ifd = [];
 186
 187   while offset
 188     ifd_fields = intn(data(7+offset+(0:1)), endian);
 189
 190     if debug, printf('Tag  Type Count    Offset\n'); end
 191     for i=1:ifd_fields
 192       j = 9+offset+(i-1)*12;
 193       ifd_tag    = intn(data(  j:j+1), endian);
 194       ifd_type   = intn(data(j+2:j+3), endian);
 195       ifd_count  = intn(data(j+4:j+7), endian);
 196       ifd_offset = intn(data(j+8:j+11), endian);
 197
 198       name = ifdtagname(dict, ifd_tag);
 199
 200       if debug,
 201         printf('%04x %04x %08x %08x %s : ', ifd_tag, ifd_type, ...
 202                ifd_count, ifd_offset, name);
 203       end
 204       if ifd_type>0
 205         n = ifdsize(ifd_type);
 206
 207         if n*ifd_count<=4
 208           value = data(j+8:j+8+n*ifd_count-1);
 209           value = reshape(value, n, ifd_count);
 210         else
 211           a = 7+ifd_offset;
 212           b = 7+ifd_offset+n*ifd_count-1;
 213           if (a>0 && b>0 && a<=length(data) && b<=length(data))
 214             value = data(7+ifd_offset:7+ifd_offset+n*ifd_count-1);
 215             value = reshape(value, n, ifd_count);
 216           else
 217             value = [];
 218           end
 219         end
 220       end
 221
 222       switch ifd_type
 223         case 01 % unsigned char
 224           ifd.(name) = uint8(value);
 225           if debug,
 226             printf('%02x ', uint8(value));
 227             printf('\n');
 228           end
 229         case 02 % Ascii
 230           ifd.(name) = char(value);
 231           if debug, printf('%s\n', char(value)); end
 232         case 03 % 16 bit unsigned int
 233           ifd.(name) = uintn(value, endian);
 234           if debug
 235             printf('%i ', intn(value), endian);
 236             printf('\n');
 237           end
 238         case 04 % 32 bit unsigned int
 239           ifd.(name) = uintn(value, endian);
 240           if debug, printf('%i\n', uintn(value, endian)); end
 241         case 05 % 32 bit unsigned rational
 242           ifd.(name) = [uintn(value(1:4,:), endian); uintn(value(5:8,:), endian)];
 243           if debug, printf('%i/%i\n',uintn(value(1:4), endian),uintn(value(5:8)), endian); end
 244         case 07 % unknown
 245           ifd.(name) = uint8(value);
 246           if debug
 247             printf('%02x ', value);
 248             printf('\n');
 249           end
 250         case 09 % 32 bit signed int
 251           ifd.(name) = intn(value, endian);
 252           if debug, printf('%i\n', intn(value, endian)); end
 253         case 10 % 32 bit signed rational
 254           ifd.(name) = [intn(value(1:4,:), endian); intn(value(5:8,:), endian)];
 255           if debug, printf('%i/%i\n',intn(value(1:4), endian),intn(value(5:8)), endian); end
 256         otherwise
 257           printf('%02x ', value);
 258           printf('\n');
 259       end
 260
 261       switch ifd_tag
 262         case 0x8769, % Exif Pointer
 263           ifd.(name) = ifdparse(exiftags(), data, ifd_offset, endian);
 264         case 0x8825, % GPS Pointer
 265           ifd.(name) = ifdparse(gpstags(), data, ifd_offset, endian);
 266         case 0xa005 % Interoperatibility Pointer
 267           ifd.(name) = ifdparse(dict, data, ifd_offset, endian);
 268 %        case 0x927c % Makernotes
 269 %          ifd.(name) = ifdparse([], data, ifd_offset, endian);
 270         otherwise
 271       end
 272     end
 273     j = 9+offset+ifd_fields*12;
 274     ifd_next = intn(data(j:j+3), endian);
 275
 276     offset = ifd_next;
 277   end
 278 end
 279
 280 %
 281 % Return bytelength for respective IFD type
 282 %
 283 function n = ifdsize(ifd_type)
 284   switch ifd_type
 285     case {1, 2, 7}, n = 1;
 286     case 03       , n = 2;
 287     case {4, 9}   , n = 4;
 288     case {5, 10}  , n = 8;
 289     otherwise     , n = 1;
 290   end
 291 end
 292
 293
 294 %
 295 % Convert little endian character vector to integer
 296 %
 297 function y = intn(x, bigendian)
 298   if bigendian
 299     y = polycol(x, int32(256));
 300   else
 301     y = polycol(flipud(x), int32(256));
 302   end
 303 end
 304
 305 function y = uintn(x, bigendian)
 306   if bigendian
 307      y = polycol(x, uint32(256));
 308   else
 309      y = polycol(flipud(x), uint32(256));
 310   end
 311 end
 312
 313 %
 314 % Use own polyval that works with integers,
 315 % it evaluates the number polygon columnwise.
 316 %
 317 %   number = polycol(digits, base)
 318 %
 319 function y = polycol(c, x)
 320   y = c(1,:);
 321   for i=2:size(c, 1)
 322     y = y.*x+c(i,:);
 323   end
 324 end
 325
 326 %
 327 % Query EXIF IFD tagname
 328 %
 329 % Unfortunately, neither MATLAB nor Octave provide a hash functionality,
 330 % so use structures as hash.
 331 %
 332 function name = ifdtagname(dict, key)
 333   k = sprintf('K%04X', key);
 334   if isfield(dict, k)
 335     name = dict.(k);
 336   else
 337     name = sprintf('tag%04X', key);
 338   end
 339 end
 340
 341 %
 342 % Primary image IFD tags according to Exif 2.2
 343 %
 344 function dict = tifftags()
 345   t = {
 346
 347     % TIFF Tags according to EXIF2.2, additional baseline TIFF tags are marked by a '%'
 348
 349     '0FE' 'NewSubfileType' %
 350     '0FF' 'SubfileType' %
 351     '100' 'ImageWidth'
 352     '101' 'ImageLength'
 353     '102' 'BitsPerSample'
 354     '103' 'Compression'
 355     '106' 'PhotometricInterpretation'
 356     '108' 'CellWidth' %
 357     '109' 'CellLength' %
 358     '10A' 'FillOrder' %
 359     '10E' 'ImageDescription'
 360     '10F' 'Make'
 361     '110' 'Model'
 362     '111' 'StripOffsets'
 363     '112' 'Orientation'
 364     '115' 'SamplesPerPixel'
 365     '116' 'RowsPerStrip'
 366     '117' 'StripByteCounts'
 367     '118' 'MinSampleValue' %
 368     '119' 'MaxSampleValue' %
 369     '11A' 'XResolution'
 370     '11B' 'YResolution'
 371     '11C' 'PlanarConfiguration'
 372     '120' 'FreeOffsets' %
 373     '121' 'FreeByteCounts' %
 374     '122' 'GrayResponseUnit' %
 375     '123' 'GrayResponseCurve' %
 376     '128' 'ResolutionUnit'
 377     '12D' 'TransferFunction'
 378     '131' 'Software'
 379     '132' 'DateTime'
 380     '13B' 'Artist'
 381     '13C' 'HostComputer' %
 382     '13E' 'WhitePoint'
 383     '13F' 'PrimaryChromaticities'
 384     '140' 'ColorMap' %
 385     '152' 'ExtraSamples' %
 386     '201' 'JPEGInterchangeFormat'
 387     '202' 'JPEGInterchangeFormatLength'
 388     '211' 'YCbCrCoefficients'
 389     '212' 'YCbCrSubSampling'
 390     '213' 'YCbCrPositioning'
 391     '214' 'ReferenceBlackWhite'
 392     '8298' 'Copyright'
 393     '8769' 'Exif IFD Pointer'
 394     '8825' 'GPS Info IFD Pointer'
 395   };
 396
 397   dict = [];
 398   for i=1:size(t,1)
 399     key   = sprintf('K%04X', hex2dec(t{i,1}));
 400     value = t{i,2};
 401     dict.(key) = strrep(value, ' ', '_');
 402   end
 403 end
 404
 405 %
 406 % EXIF private tags
 407 %
 408 function dict = exiftags()
 409   t = {
 410
 411     % EXIF Tags
 412
 413     '829A' 'ExposureTime'
 414     '829D' 'FNumber'
 415     '8822' 'ExposureProgram'
 416     '8824' 'SpectralSensitivity'
 417     '8827' 'ISOSpeedRatings'
 418     '8828' 'OECF'
 419     '9000' 'ExifVersion'
 420     '9003' 'DateTimeOriginal'
 421     '9004' 'DateTimeDigitized'
 422     '9101' 'ComponentsConfiguration'
 423     '9102' 'CompressedBitsPerPixel'
 424     '9201' 'ShutterSpeedValue'
 425     '9202' 'ApertureValue'
 426     '9203' 'BrightnessValue'
 427     '9204' 'ExposureBiasValue'
 428     '9205' 'MaxApertureValue'
 429     '9206' 'SubjectDistance'
 430     '9207' 'MeteringMode'
 431     '9208' 'LightSource'
 432     '9209' 'Flash'
 433     '920A' 'FocalLength'
 434     '9214' 'SubjectArea'
 435     '927C' 'MakerNote'
 436     '9286' 'UserComment'
 437     '9290' 'SubsecTime'
 438     '9291' 'SubsecTimeOriginal'
 439     '9292' 'SubsecTimeDigitized'
 440     'A000' 'FlashpixVersion'
 441     'A001' 'ColorSpace'
 442     'A002' 'PixelXDimension'
 443     'A003' 'PixelYDimension'
 444     'A004' 'RelatedSoundFile'
 445     'A005' 'Interoperatibility IFD Pointer'
 446     'A20B' 'FlashEnergy'
 447     'A20C' 'SpatialFrequencyResponse'
 448     'A20E' 'FocalPlaneXResolution'
 449     'A20F' 'FocalPlaneYResolution'
 450     'A210' 'FocalPlaneResolutionUnit'
 451     'A214' 'SubjectLocation'
 452     'A215' 'ExposureIndex'
 453     'A217' 'SensingMethod'
 454     'A300' 'FileSource'
 455     'A301' 'SceneType'
 456     'A302' 'CFAPattern'
 457     'A401' 'CustomRendered'
 458     'A402' 'ExposureMode'
 459     'A403' 'WhiteBalance'
 460     'A404' 'DigitalZoomRatio'
 461     'A405' 'FocalLengthIn35mmFilm'
 462     'A406' 'SceneCaptureType'
 463     'A407' 'GainControl'
 464     'A408' 'Contrast'
 465     'A409' 'Saturation'
 466     'A40A' 'Sharpness'
 467     'A40B' 'DeviceSettingDescription'
 468     'A40C' 'SubjectDistanceRange'
 469     'A420' 'ImageUniqueID'
 470
 471     % Interoperatibility tags
 472
 473     '001' 'InteroperatibilityIndex'
 474     '002' 'InteroperatibilityVersion'
 475     '1000' 'RelatedImageFileFormat'
 476     '1001' 'RelatedImageWidth'
 477     '1002' 'RelatedImageLength'
 478   };
 479
 480   dict = [];
 481   for i=1:size(t,1)
 482     key   = sprintf('K%04X', hex2dec(t{i,1}));
 483     value = t{i,2};
 484     dict.(key) = strrep(value, ' ', '_');
 485   end
 486 end
 487
 488 %
 489 % EXIF GPS tags
 490 %
 491 function dict = gpstags()
 492   t = {
 493     0 'GPSVersionID'
 494     1 'GPSLatitudeRef'
 495     2 'GPSLatitude'
 496     3 'GPSLongitudeRef'
 497     4 'GPSLongitude'
 498     5 'GPSAltitudeRef'
 499     6 'GPSAltitude'
 500     7 'GPSTimeStamp'
 501     8 'GPSSatellites'
 502     9 'GPSStatus'
 503     10 'GPSMeasureMode'
 504     11 'GPSDOP'
 505     12 'GPSSpeedRef'
 506     13 'GPSSpeed'
 507     14 'GPSTrackRef'
 508     15 'GPSTrack'
 509     16 'GPSImgDirectionRef'
 510     17 'GPSImgDirection'
 511     18 'GPSMapDatum'
 512     19 'GPSDestLatitudeRef'
 513     20 'GPSDestLatitude'
 514     21 'GPSDestLongitudeRef'
 515     22 'GPSDestLongitude'
 516     23 'GPSDestBearingRef'
 517     24 'GPSDestBearing'
 518     25 'GPSDestDistanceRef'
 519     26 'GPSDestDistance'
 520   };
 521
 522   dict = [];
 523   for i=1:size(t,1)
 524     key   = sprintf('K%04X', t{i,1});
 525     value = t{i,2};
 526     dict.(key) = strrep(value, ' ', '_');
 527   end
 528 end
 529