自动调焦系统作为光学成像系统的重要组成部分,主要保证目标成像始终位于焦面上,获得清晰的图像以提高信号提取能力。随着科学技术的进步,成像系统的精确调焦问题越来越受到人们的重视,其中基于图像清晰度判别的调焦系统得到了快速的发展,并在数码相机、显微镜等领域得到了广泛的应用。本文将基于图像清晰度判别的自动调焦系统引入到望远镜跟踪系统中,对图像调焦在ATP系统中的关键技术及其应用进行了深入研究,提出了若干理论及实现方法,首次实现大型望远镜系统全程对径向运动目标的全程图像调焦,提高了调焦系统响应速度及调焦精度。　　 本文首先介绍了自动调焦技术的原理,国内外自动调焦技术的发展现状及趋势,指出传统的主动式的测距调焦及相偏移法受参数标定精度影响及温度影响很难在全程满足较高的调焦精度。提出的采用被动式图像调焦可以克服上述因素的影响,能够实现任意时刻对目标物体的正确聚焦。　　 其次,对径向运动目标图像调焦系统关键问题调焦精度和速度进行了理论分析。对调焦速度需求与光学系统口径、焦距的关系进行了理论推导,而调焦精度需求除了与上述光学系统参数相关,还必须考虑大气扰动的影响。　　 再次,本文对图像清晰度评价方法进行了深入的理论研究。指出传统的依靠清晰度评价函数梯度的方法不能够反映出各清晰度评价算法对调焦精度的影响,提出了基于正焦判决概率的对清晰度评价函数的评价方法,该方法物理含义清晰,并以此为基础对调焦步长、图像累积帧数以及亮度起伏等因素对调焦系统的影响进行了仿真和验证。　　 然后,对径向运动目标的图像调焦系统关键技术进行了研究。指出提高运动目标图像调焦系统性能的关键在于对正焦变化量的估计,并提出基于KALMAN滤波的补偿算法,提高了系统调焦精度。　　 最后,总结本论文的研究工作,并对后续工作的研究进行了展望。