修改图片的 GPS 信息

发表于 2015-11

序

在一些应用中上传图片可以显示拍摄地信息，这是因为使用带 GPS 功能的照相机或者是智能手机拍照后，会在图片中含有拍摄地的 GPS 信息。查看图片的详细信息之后，你会发现如下图所示记录了经度、纬度和海拔。

属性查看

在 Windows 上，详细信息中的时间等可以直接修改，但唯独 GPS 信息是不可修改。本着研究探索的精神，我打算试试能不能直接修改二进制文件的方法来修改 GPS，将任意一幅图片修改为在北京拍摄。通过谷歌，了解到图片信息是由一种 Exchangeable image file format (Exif) 的格式来描述。网上我能查到的最新 specification 版本为 2012 年的 Exif v2.3 版本。Exif 规格书链接

Exif 规范的图片

Exif 规范其实包含了图片和音频两部分内容，这里我们只关心图片。整个图片的结构如下：

File Header
0th IFD
0th IFD Value
1st IFD
1st IFD Value
1st (Thumbnail) Image Data
0th (Primary) Image Data

图片文件结构

可以看到，IFD 记录了如图片长宽的信息，EXIF IFD 记录图片的拍摄信息，GPS IFD 则记录了 GPS。

IFD 结构

一个 IFD 由四部分组成，每一个 IFD 都是固定的 12 个字节，分别是

Bytes 0-1 Tag
Bytes 2-3 Type
Bytes 4-7 Count
Bytes 8-11 Value Offset

Tag 是标记这个 IFD 的类别。

Type 是指数据的类型，有 BYTE(1, 8-bit), ASCII(2, 8-bit), SHORT(3, 2-byte), LONG(4, 4-byte), RATIONAL(5, 2-long) 等。其中 RATIONAL 的第一个 long 是分子，第二个 long 是分母。

Count 是指数据的数量，比如纬度就用度、分、秒三个数来描述。

Value Offset 是指真实数据所在的偏移地址（相对于 File header），而且需要注意的是，这里记录的值小于 4 个字节，则数据左对齐。

Exif IFD 结构

EXif IFD Pointer

Tag     = 34665(8769.H)
Type    = LONG 
Count   = 1
Default = None

GPS IFD Pointer

Tag     = 34853(8825.H)
Type    = LONG 
Count   = 1 
Default = None

GPS 属性信息

我们这边只关心 GPS 的经纬度，与之相关的一些 Tag 信息如下。

GPSLatitudeRef

Tag     = 1
Type    = ASCII  
Count   = 2
Default = None 
'N'     = North latitude
'S'     = South latitude 
Other   = reserved

GPSLatitude

Tag     = 2
Type    = RATIONAL
Count   = 3 
Default = None

GPSLongtitudeRef

Tag     = 3
Type    = ASCII  
Count   = 2
Default = None 
'E'     = East longtitude
'W'     = West longtitude
Other   = reserved

GPSLongtitude

Tag     = 4
Type    = RATIONAL
Count   = 3 
Default = None

实战

寻找头部

用二进制编辑器打开手机拍摄的图片。阅读了 Specification 之后，我们了解到图片文件开始处所包含的信息为 SOI Marker(FFD8.H), APP1 Marker(FFE1.H), APP1 Length(xxxx.H), Identifier('Exif'), Pad(00.H), APP1 Body(File Header, 0th IFD, 0th IFD Value, ...)。

查看一下二进制，

图片起始