指纹识别是目前应用最为广泛的生物特征识别手段，通过它可以快速准确地鉴定一个人的身份信息。但是自动化的指纹识别需要大规模的指纹数据库作为算法训练库，而采集指纹数据涉及到个人隐私，并且传统的采集方法存在许多缺点，所以如何通过计算机合成具有真实感的指纹数据是一个热门有实用价值的研究课题。本文首先提出了基于离散外微分的指纹方向场设计模型，然后在此基础上利用图形学中的纹理合成方法进行指纹合成。　　 传统的指纹方向图合成模型主要是基于Core和Delta的插值合成，无法直观地对局部区域做修改。此外，传统的方向图模型需要很多繁琐复杂的参数，给用户交互带来了诸多不便。本文提出了一个基于离散外微分的指纹方向场设计模型，用户能够实时地对Core和Delta进行平移、旋转等操作，同时可以用画笔修改局部方向图。实验显示，基于离散外微分的方向场设计模型获得的方向图非常平滑，且用户只需提供少量的限制即可生成理想的方向图，并可以用来修复破损指纹的方向图。　　 接着，在已生成的指纹方向场基础上，有别于传统的基于Gabor滤波器的指纹合成方法，本文利用基于马尔可夫随机场的纹理合成方法来生成指纹。该方法合成的图片具有很高的质量，并可以使用GPU加速，达到实时交互。实验结果表明本文采用的纹理合成的方法，与传统的指纹合成方法相比，合成的指纹图片具有更好的随机性。