人体指纹特征具有生物特征特有的优势，每一个人的指纹都是独一无二的，因此可以唯一的标识一个人。而且指纹图像在采集的方便性和安全性，识别的可靠性以及性价比上与其他生物特征识别技术相比具有更大的优越性，因而也具有更广泛的应用前景。指纹图像处理的流程大致包括指纹图像数据的采集、预处理、细节特征提取、匹配并给出结果等。前一步的输出都是后一个步骤的输入，因此每一个过程算法处理的效果将会直接影响到后一步处理的精度。本文将详细讨论在指纹识别系统中各个处理过程的算法，并对其相应的算法提出改进，进而找出适合指纹图像处理的算法。本文对自动指纹识别系统整个过程中的一些关键算法进行了讨论和改进。全文共七章。第一章为绪论，主要介绍了现阶段指纹识别技术的发展现状和广泛被采用的处理流程。第七章为结论，其他五章分别在以下几个方面进行了主要的研究工作：对指纹图像方向信息场的提取进行了研究。通过实验，实现了RAO算法和基于指纹灰度图像快速提取指纹图像的方向信息的算法，并在此基础上对这两种方法的提取效果进行了分析和比较。从提取的指纹方向比对图中可以清楚的看到，基于灰度算法中指纹奇异点处方向图变化剧烈，通过其不可定向的程度，可以初步确定奇异点的大致范围，这就给我们以提示，在提取指纹奇异点的过程中可以缩小求取的目标范围，不必每次都对整副图像进行运算。这样会大大降低第三章中提取奇异点算法的时间复杂度，因为其精度也比RAO算法的要高，所以重复提取的次数也可以降低。因此通过对其更深一层次的分析，该算法还有很大改善的空间和提高的余地。将基于灰度的方向提取算法引入到第三章中奇异点的检测算法中，并在每一次检测过程中基于求得的方向信息缩小目标空间，将会使算法的时间复杂度大大地降低，既提高了整个自动识别系统的精度，也提高了执行速度。精确的定位指纹的中心点和三角点。用以在匹配算法中从奇异点集中确定基准点对。加快匹配速度，改进基于曲线拟合的指纹匹配算法。精确定位指纹中心点和三角点的目的是改进基于曲线拟合的指纹点<WP=73>模式匹配算法。首先将奇异点作为备选基准点，由第六章的匹配算法的分析可以得出结论，只有当指纹纹型为拱型时，才会利用曲线拟合的方法从细节特征点中选择基准点。这样做的最张结果使得指纹匹配算法寻找基准点的速度大大提高，同时改进了原有寻找基准点困难的问题。但是同时也应看到，改进的算法在很大程度上有赖于对指纹奇异点的准确提取，因此对指纹奇异点的准确定位就成为整个识别系统最重要的一个环节。在本章中，采用重复计算指纹方向信息的访求提高其定位的精度。虽然增加了一些时间上的开销，但是这些开销还是值得的，准确的定位奇异点并将其应用到后期的匹配中，会使后续的匹配算法简化，同时又带来了精度上的提高，采用不同方向提取算法可以改善本算法的执行效率。实现了两种二值化算法和两种细化算法，基于全局的最大类间方差方法和自适应二值化法以及Hilditch细化算法和快速细化算法。讨论了二值化方法和细化算法的不同组合的实验效果，并提出了对其改进的方向。不同的二值化方法和细化算法的不同组合实验效果并不相同。但是我们可以注意到一点，不管是采用哪种二值化和细化算法，对于原指纹增强图像中质量比较差的区域，其细化后的结果都会使该区域产生大量的伪特征点，要么产生大量的伪三点角，要么产生大量的伪端点，而且产生的这些伪特征点的分布相对集中。而质量好的区域细化的效果比较理想。对指纹的细节特征提取算法进行改进。首先，对细化后的骨架图像消除毛刺、短线等噪声，在此基础上提取细节特征，得到初步的特征向量。然后分析图像中存在的各类噪声及其特点，结合指纹细节特征点特有的分布规律和局部纹线方向信息，针对不同的噪声采用不同的、有针对性的算法。本章中对原有的细节特征算法进行了改进，最大程度的去除了可能引入和由于算法不完善而引入的噪声，尽可能的使细节特征的提取可以消除噪声的影响。实验结果表明，这样的改进的确提高了系统后续的执行效率，但同时也使一些有用信息被误删。但是这种改进还是值得的，因为大量的实验表明，只要能准确提取30个左右的细节特征就可以保证后续匹配算法的正常执行。将中心点与三角点引入到基于曲线拟合的指纹匹配算法中。提高匹配速度。改进的匹配算法是将奇异点引入到指纹的特征向量中。首先作为备选的基准点参考点。如果奇异点集中有符合条件的点对可以作为<WP=74>基准点，则用其对指纹图像进行调姿、对准，然后再进行点模式匹配。由于只有当纹型为拱型时才会采用基于曲线拟合的方法寻找指纹基准点。因此可以大大的提高和改善还有的基于曲线拟合算法寻找基准点的执行效率。实验结果表明，该改进算法可以正确完成指纹的匹配功能，且具有图像的旋转平移不变性，在执行的速度上较其他匹配算法有较大的提高，但是在准确率上有所下降。最后，对本文的工作进行了总结。并针对有关的问题提出了在今后的工作中进一步研究的方向。全文研究了指纹识别的理论和技术，为进一步的开发自动指纹识别系统提供了理论