由于指纹具有唯一性、稳定性的特征，它已经成为众多人体生物特征中应用最为广泛的身份鉴别特征之一。近年来，在线指纹采集技术和自动指纹识别算法都已经取得很大的进展，包括指纹采集、图像增强、特征提取、特征匹配等各种指纹识别技术性能都得到了提高。为了准确地进行指纹特征提取和匹配，预处理是至关重要的一个步骤。指纹图像预处理的目的是削弱图像中的噪声，提高指纹纹线的清晰度，为后续步骤打下基础。由于指纹图像具有明显的纹理结构特征，而方向场信息能抽象并直接反映纹理结构的形态特征，因此方向场具有重要的研究意义。本文对指纹方向场估算方法和指纹图像分割进行了重点研究。本文从指纹识别技术的基本原理入手，对自动指纹识别系统的工作流程进行了研究。在收集和分析近年来国内外指纹识别方面的研究报告、学术论文等专业资料的基础上，对两类主要的指纹方向场估算算法进行了实验对比，这些算法包括：邻域方向模板法、连续分布方向图法、最小均方根法及文献中提出的改进算法，提出了连续分布方向图的快速计算方法和基于梯度的归一化方法，实验表明，前者在缩短连续分布方向图法的处理时间上效果明显，后者对噪声边缘区域的方向场计算更加准确。本文对三种图像分割算法进行了实验，这些算法包括：基于灰度方差的分割方法、基于方向信息的分割算法、文献中提出的分割算法等，根据实验结果分析了不同特征的分割特性。本文最后进行了论文工作的总结，提出了进一步研究的方向。