随机光学重建显微技术（STORM）是一种重要的超分辨显微手段。为实现STORM的超分辨成像，本文讨论了STORM中的数据处理方法，设计出了图像重建算法，设计和搭建了STORM光路系统，完成了相应的控制系统设计，并利用所搭建STORM系统完成了超分辨成像。首先讨论了STORM所采用的基于单分子定位的超分辨定位算法。比较了现有的常用定位算法，设计出了基于高斯拟合的2D单PSF算法、多PSF算法和3D超分辨定位算法。采用MATLAB软件模拟样品成像过程，利用所设计的算法对其进行了定位和图像重建。设计了一套基于Olympus倒置荧光显微的STORM光路系统，包括光路选择系统、全内反射照明系统等。完成了基于单片机的图像采集和光路控制系统的设计。首先进行了总体控制时序分析，在此基础上进行了基于单片机的电路设计，主要包括接口分析、芯片的选型、电气原理图和PCB电路板绘制。讨论了荧光激发密度及其优化的意义。通过实验获得模拟参数，采用MATLAB模拟不同荧光激发密度下的图像，分别利用单PSF和多PSF算法进行拟合定位获得相应中心定位误差和荧光获取率，据此得到最优的荧光激发密度。为进行超分辨成像，本文最后利用设计的STORM系统分别对荧光小球、荧光分子和细胞纤维进行了成像，并将获得的超分辨图像与普通宽场荧光图像进行了比较，验证了SOTRM的超分辨能力。