多角度全内反射荧光显微镜层析成像技术是实现轴向超分辨的主要技术之一, 其关键算法是基于交替方向乘子算法对逆问题模型求解。为进一步提高交替方向乘子算法的迭代速度及收敛性, 提出将一种基于松弛因子的改进型交替方向乘子算法应用于逆问题的求解中, 其核心思想是对拉格朗日函数的分解迭代过程进行过松弛求解。基于该算法, 搭建了多角度全内反射荧光显微镜成像系统, 采集不同照明角度对应的不同穿透深度的图像堆栈, 利用改进型算法重构细胞微管的深度信息, 给出了系统的轴向分辨率, 并与传统交替方向乘子算法进行了收敛速度的对比, 给出了改进型算法达到最优收敛的松弛因子的取值范围, 最后通过对线粒体样品进行长时程拍摄, 重构了其三维信息, 并观测了其融合和裂变的连续过程。实验结果表明, 改进型交替方向乘子算法可以实现40 nm的轴向分辨率, 并能在保证图像重构质量的同时, 使迭代过程的收敛速度提升20%以上。