无热化检测系统是用于检测光学系统在不同温度环境下的工作性能优劣的一个红外光学系统。本文是利用无热化检测系统展开自动聚焦算法研究，其最终目的是为无热化检测系统设计一套自动聚焦方案，为其实现自动聚焦功能。为了实现自动聚焦功能，本文首先从图像的灰度梯度分布，图像灰度统计和图像频率分布这三个方面对自动聚焦评价函数进行了深入的研究和实验，对每一种自动聚焦评价函数特点和适用情况做了详细的研究和分析，并针对无热化检测系统所拍摄图像特点提出了能量集中度法。经实验表明其聚焦效果良好，适用于无热化检测系统。自动聚焦搜索方法也是实现自动聚焦功能的必要步骤，它可以在最短的时间内找到自动聚焦评价曲线的峰值位置，即正焦位置。本文研究了目前应用较广的四种自动聚焦搜索方法，并结合无热化检测系统实际做了相关的实验，为粗调焦和细调焦分别选择了合适的自动聚焦搜索算法。为实现无热化检测系统的聚焦功能，自主编写了自动聚焦软件平台，该软件可进行不同自动聚焦评价函数和搜索方法的实验，同时可控制系统各个硬件，完成图像拍摄，存储，计算和分析等功能。本文根据对自动聚焦算法和聚焦搜索方法的研究成果设计了一套适用于无热化检测系统的自动聚焦方案，并进行了若干次系统实验。实验结果表明该套自动聚焦方案稳定性较高，并具有良好的可重复性和较高的精度。