超分辨率荧光显微技术突破了传统光学显微镜不能识别200 nm以下生物结构的限制，使得人们可以通过光学显微镜窥探纳米世界，为药物的开发和疾病机理的探究带来了革命性的变化。因此，该技术在2014年获得了诺贝尔化学奖，具有非常重要的研究价值。这其中，单分子定位显微成像技术具有最高的空间分辨率，在显微成像领域有着重要的意义。但是针对活细胞的应用，该技术由于成像过程中需要获取大量的荧光图像来满足超分辨率重构的要求，难以同时提高时空分辨率。　　近年来，贝叶斯定位显微成像技术(3B)用简单的光学设备就能够实现活细胞中动态结构的超分辨率成像，并具有高时空分辨率，成为了活细胞成像的重要工具。但是该技术仍有许多关键问题没有解决。一方面，3B方法的重构结果在一些区域会产生或薄或厚的伪迹现象。同时，由于3B方法在模型计算过程中随机选择荧光分子的初始位置，也加剧了这一现象的产生。另一方面，3B方法计算过程极其耗时，为了得到1.5um×1.5 um的超分辨率结构，大约需要6个小时，并且随着图像计算区域的增加，运行时间急剧增长。这就限制了该方法在大尺度长时间动态变化的活细胞中的应用。　　针对以上问题，本文针对荧光显微图像中活细胞超分辨率成像技术进行了深入地研究，提出了一系列有效的超分辨率技术，并通过真实实验数据验证了方法的有效性。本文的主要贡献包括:　　1.本文提出了基于荧光强度分布的贝叶斯定位显微方法(FID3B)，解决了3B方法在模型计算过程中荧光分子初始位置随机选择的问题。首先，本文将数据集中荧光图像的强度信息与荧光分子自身的状态转移特性相结合，计算出整个图像区域的荧光强度分布情况。然后，当模型中需要新增荧光分子时，本文根据这个分布信息选择置信度更高的位置信息作为荧光分子的初始位置。实验结果表明，FID3B方法因为选择了置信度更高的荧光分子初始位置，在相同的迭代次数下，有更多的荧光分子参与了计算，并有较少的荧光分子被舍弃。　　2.本文提出了基于聚类的快速贝叶斯定位显微成像方法（Quick-3B），解决了3B方法中运行时间随着图像计算区域的增加而急剧上升的现象，并减少了确定荧光分子位置信息时不相关荧光分子的影响。首先，本文通过一种限定的前向算法来对荧光分子的作用范围进行约束，减少了荧光分子观测概率的计算范围从而大幅减轻了运算的负担。然后，本文通过聚类分析的方法来消除不相关荧光分子的影响，提高了荧光分子位置确定的准确性，并进一步减少了计算规模。最后，本文提出了Quick-3B方法的技术框架，并给出荧光分子转移概率的求解方法。实验数据表明，相比3B方法，Quick-3B方法速度提升了10倍以上，并且具有与原始图像更加一致的重构结果。　　3.本文提出了一种全新的活细胞超分辨率显微成像技术(SIMBA)，实现了用普通的光学设备观测大尺度长时间的活细胞动态变化，并能够得到同时具有高时空分辨率的超分辨率重构结果。SIMBA方法将单分子定位技术和贝叶斯分析相结合，利用红绿两个通道的荧光数据来进行超分辨率成像。其中包含四个关键技术:1）单分子定位技术实现红通道荧光分子的定位;2）红绿通道校准技术将红通道得到的单分子信息准确校准到对应的绿通道区域;3）扩张采样和改进的共轭梯度方法实现绿通道中荧光分子的扩张计算;4）距离和强度阈值的方法去除错误的荧光分子。通过以上关键技术，本文提出了一种全新的超分辨率重构流程与框架，并验证了SIMBA方法在处理固定细胞、大尺度固定细胞和长时间动态变化的活细胞数据中的有效性。