枪弹痕迹比对是公安刑事侦查技术中的重要研究方向，利用枪弹痕迹检验学知识，通过识别子弹痕迹，来判断、查找发射枪支，能够为涉枪案件提供侦查过程中的重要物证。而目前国内主要的弹痕比对手段仍然采用基于比较显微镜人工识别方法，该方法效率很低，准确率不高，并不能满足弹痕识别的高效性、准确性的需要。随着计算机技术的发展，弹痕自动识别技术已经成为实现弹痕比对自动化的有效途径，弹痕识别技术就是利用子弹上枪弹痕迹的固有特征，通过数字图像处理、模式识别等技术鉴别子弹的发射枪支的技术。正是由于弹痕识别技术的重要性和实用性，已经受到国内外学者的重视。我国在弹痕比对领域的研究是近几年才发展起来的，相比国外发达国家的弹痕识别技术，我国的弹痕比对都是基于二维灰度图像基础上进行的研究，由于二维灰度图像在数据采集过程中受光照强度、角度等外界环境因素影响较大，且二维图像并不能反映弹痕的形貌信息，所以在实际研究中，其识别结果的可靠性无法保证，最终两发子弹的判别工作还需要通过人工进行，识别效率并没有实质性的提高。而通过对国外相关领域的研究，本文发现子弹表面的深度纹理信息是弹痕识别的重要研究对象，所以本文根据弹痕比对技术的要求，即在保证高精度测量同时，保证避免对子弹纹理痕迹的二次破坏。采用了一套光学非接触三维测量系统对弹痕数据进行采集，能同时获取高精度的弹痕三维形貌数据和二维灰度图像，并主要介绍了该设备的原理、结构、标定过程及弹痕ROI区域采集过程。弹痕识别是一种精度很高的痕迹识别技术，对弹痕识别技术的深入研究是十分必要的，但弹痕识别、比对技术在我国还处于初级阶段，对其理论和应用的研究还需进一步深入和完善。因此，本文以高精度的弹痕图像为基础，针对弹痕识别中的关键技术问题进行了深入研究，在2D+3D图像融合、弹头/弹壳痕迹特征提取、基于多特征融合的弹痕识别及弹痕图像的检索等关键技术方面提出了有效的算法。本文首先分析了三维弹痕形貌数据的真实性，同时考虑到二维弹痕图像中也包含了大量重要的纹理信息，为提高识别率，并且保证客观性和可靠性，结合实际需要，提出了基于多尺度contourlet变换的2D弹痕图像和3D弹痕高斯曲率图像融合策略。在此基础上，针对弹头痕迹特点，提出了基于AFRAT弹头主痕迹特征提取算法、基于可控滤波器的弹头痕迹方向特征及基于二维log-Gabor小波变换的弹头纹理特征提取算法。同样，根据弹壳痕迹特征，将撞针痕迹与弹底窝痕迹分离，并讨论撞针痕迹形状特征提取方法及基于PCNN算法的弹底窝纹理特征提取方法。在分别对弹头痕迹和弹壳痕迹进行特征提取后，本文进一步研究了常见的特征匹配方法，较之传统的单一特征比对方法中识别率低的问题，本文提出了一种基于多特征融合的识别检索方法，通过多特征构成的相互独立的特征集，利用匹配级融合决策，构建了基于弹痕图像内容的多特征识别检索模型，通过实验证明，取得了理想的识别效果。在弹痕识别模型的基础上，本文还讨论了基于多级检索策略的弹痕图像检索方法，并将识别出的弹痕图像按照相似度降序排列，反馈给用户。最后本文设计可视化实验平台，并通过多个测试实验的分析、讨论，验证了算法和实验平台系统的可行性和有效性。