별 광점 이미징의 경우, 기존의 그래디언트 평가 알고리즘은 심한 비초점 상태에서 그래디언트 세부 정보가 약해 정확한 초점 조절 방향을 식별하기 어렵다. 별 추적 시스템에서 별의 빠른 이미징 및 신뢰할 수 있는 추적을 실현하기 위해 별 이미징 특성 평가를 위한 자동 초점 시스템이 구축되었으며, 시스템의 초점 평가 알고리즘, 자동 초점 구조 및 자동 제어 시스템에 대해 연구하였다. 별 추적 시스템 이미징의 그레이스케일 분포를 분석하여 초점 및 비초점 시 광점 이미지 그래디언트 특성의 차이를 분석하였다. 별 광점 이미징의 그레이 레벨 차이 변화 특성에 따라 배경 값을 평가 기여에 포함시키고, 기존의 그래디언트 평가 함수에 광점 신호 그레이 레벨 차이 기여를 추가하였다. 개선된 알고리즘에 적합한 초점 하드웨어 구조와 시스템 구조를 설계하였으며, 스테퍼 모터와 초점 베이스로 구성된 초점 부품을 계산 제어 장치가 구동하여 자동 초점 시스템을 구현하였다. 자동 초점 시스템이 탑재된 별 추적 장치를 이용해 실험과 분석을 진행하였다. 실험 결과 자동 초점 장치는 별 추적 시스템에서 안정적으로 초점 조절을 수행할 수 있으며, 개선된 알고리즘은 기존 그래디언트 알고리즘에 비해 더 우수한 초점 방향성을 가지며 기존 그래디언트 알고리즘의 67% 감도를 유지하면서 지역 극값 지점을 0으로 감소시켰다. 개선된 알고리즘은 그래디언트 세부 정보 약함의 영향을 받지 않으며, 다른 비초점 정도에서도 우수한 초점 방향성과 정확한 초점 감도를 유지할 수 있어, 자동 초점 장치가 탑재된 별 추적 시스템은 적절한 초점 거리를 빠르게 탐색하고 대기 광학 특성 측정을 수행할 수 있다.

별 초점; 자동 초점; 이미지 선명도; 스테퍼 모터; 별 추적 시스템