در این مقاله الگوریتمی جدید در تشخیص قالب و مرکزیابی دقیق ستارگان تصاویر آسمان شب، ارائه شده است. در فضاپیماهایی که از تصاویر ستارگان آسمان شب برای تعیین وضعیت خود استفاده می کنند، دقت و سرعت عملیات پردازش تصویر نقشی بسیار تعیین کننده دارند. عملیات تشخیص قالب و مرکزیابی ستارگان، جزو مهم‌ترین مراحل فرایند پردازش تصویر در این روش‌های تعیین وضعیت به شمار می‌روند. در اینجا، با هدف افزایش سرعت و دقت این عملیات، الگوریتمی جدید در تشخیص قالب، متشکل از دو مرحله آستانه‌گذاری و خوشه‌بندی و همچنین مرکزیابی دقیق ستارگان، ارائه شده است. نتایج پیاده سازی ها نشان می‌دهد که روش آستانه گذاری پیشنهادی، توانسته است در شرایط عدم توزیع یکنواخت درخشندگی، بهتر از سایر روش های متداول عمل کند. حجم محاسباتی بسیار پایین و خطای متوسط مرکزیابی بدست آمده کمتر از 0.045 پیکسل در 100 تصویر شبیه سازی شده، نشان دهنده کارایی بالای الگوریتم ارائه شده در این مقاله است.