针对二维掌纹图像存在易伪造、抗噪能力差的问题，提出一种基于近邻三值模式（NTP）和协作表示的三维掌纹识别方法。首先，利用形状指数把三维掌纹的表面几何信息映射成二维数据，以弥补常用均值或高斯曲率映射无法精确描述三维掌纹特征的缺陷；其次，对形状指数图作分块处理，利用近邻三值模式提取分块形状指数图的纹理特征；最后，利用协作表示的方法进行特征分类。在三维掌纹库上和经典算法进行的对比实验中，该方法的识别率为99.52%，识别时长为0.6738 s，优于其他算法；在识别率方面，与经典的局部二值模式（LBP）、局部三值模式（LLTP）、CompCode、均值曲率图（MCI）法相比分别提高了7.77%、6.02%、5.12%和3.97%；在识别时间方面，与Homotopy、对偶增广拉格朗日法（DALM）、SpaRSA方法相比分别降低了6.7 s、15.9 s和61 s。实验结果表明，所提算法具有良好的特征提取和分类能力，能够有效地提高识别精度并减少识别时间。