传统的二维指纹大多采用接触式采集方式,会因按压力度的不均导致指纹表皮变形,同时由于一些人为因素,如手指污渍、伤痕、干燥、潮湿等影响指纹识别精度;另外,二维指纹容易被复制,防伪能力差,不利于个人信息安全保护。为克服二维指纹识别的不足,逐渐出现了三维指纹图像采集与识别。本文的主要目的是对所采用的光栅投影方法重建三维指纹图像过程中的诸多影响因素进行研究分析,并给出合理改进,得到更好的三维指纹重建效果,为后续三维指纹特征提取、识别奠定良好基础。课题主要针对基于光栅投影式三维指纹获取方法中图像滤波、解相与相位展开等方面进行分析,并加以改进,取得了较好的重建效果。在此基础上,给出了一种提取归一化基频模作为三维指纹特征的方法,并利用该特征得到了较好的识别率,具体工作包括:(1)在三维测量系统方面,从光源、光栅、CCD相机的选择作了分析,并对系统的平行度和垂直度做了标定,得到系统参数。最后验证了利用该装置采集的正弦光栅条纹与计算机模拟的光栅条纹的频谱基本一致。(2)在图像去噪方面,采用空域滤波和频域滤波的方法与小波滤波的效果作对比,最终采取小波去噪对图像进行预处理;在提取基频方面,为解决传统利用频域窗函数提取基频时存在的频谱泄露与混叠问题,本文给出了利用小波多分辨率分解的方法提取基频信息。(3)在相位展开问题上,针对传统相位解包裹方法存在抗噪声干扰、阴影和间断等能力差的问题,采用质量图导引路径积分展开的方法进行相位展开,并与传统方法展开的相位作对比,得到效果了较好的三维指纹重建模型。(4)不同于现有三维指纹特征提取的方法,本课题给出了一种提取三维指纹归一化基频模作为识别特征的方法。不需要将三维指纹拟合在椭球、圆柱等模型后,再投射在二维平面进行特征提取,避免了拟合和投射在二维平面过程中复杂的计算量。本课题通过研究分析基于光栅投影式三维指纹重建方法的影响因素,以减少误差和干扰为目的进行改进。在相位展开算法中利用基于路径导引的质量图法进行相位展开,结合之前各步的改进,取得了较好的重建效果。在此基础上,进行了三维指纹归一化基频模特征的提取,通过实验仿真,证明了它的可行性及有效性。