指纹识别是生物特征识别中重要的研究课题，它作为一种独特的身份特征已经在很长一段时间内得到了广泛的应用。但指纹识别系统的性能很大程度上取决于获得的指纹图像的质量，而采集的图像不同程度的存在缺陷，因此需要进行指纹图像增强以达到实用要求。本文主要研究了指纹图像的预处理和指纹图像的增强方法，特别是利用非线性方向扩散方程增强指纹图像。 本文首先总结了在指纹图像预处理中涉及到的一些常用算法，如图像规定化，方向图的计算，传统的指纹图像增强方法，指纹图像二值化，细化算法等，为后面的工作提供可靠的基础。 本文根据指纹图像上脊线的方向特性，提出了一种伪线性的基于方向扩散方程的指纹增强方法。该方法克服了散度形式的扩散方程在指纹图像方向信息较复杂的位置，不能够沿着指纹纹路方向扩散的缺点。新方法具有更好的方向扩散特性，在增强图像和保持指纹图像纹路信息方面表现更优。在计算速度方面，采用了伪线性策略以解决非线性偏微分方程计算复杂度较高的问题，该方法具有线性算子的优点、计算量小，有利于指纹识别的实时应用。 基于伪线性方向扩散方程的指纹增强方法本质上是一种低通滤波方法，该方法虽然能够去除指纹图像大多数的毛刺或斑块，但是产生了指纹图像脊线与谷线间对比度下降的问题。因此论文最后在上述方法中引入了冲击滤波器，弥补了使用原有伪线性扩散方程导致对比度下降的不足。 论文最后，讨论了目前研究工作中需要进一步完善的问题，指出了今后的研究方向。