'''微觀結構'''（英語：microstructures）是材料的非常小規模結構，定義為通過25倍以上的光學顯微鏡顯示的材料準備表面的結構。[1] 材料（例如金屬，聚合物，陶瓷或複合材料）的微觀結構會嚴重影響物理性能，例如強度，韌性，延展性，硬度，耐腐蝕性，高/低溫行為或耐磨性。這些特性又決定了這些材料在工業實踐中的應用。

為了量化微結構特徵，必須表徵形態和材料特性。圖像處理是一種確定形態特徵（例如體積分數，<ref>[https://www.researchgate.net/publication/279771139_Uncorrelated_volume_element_for_stochastic_modeling_of_microstructures_based_on_local_fiber_volume_fraction_variation　基於局部纖維體積分數變化的微觀結構隨機建模的不相關體積元]科學研究入門網</ref>夾雜物形態 ，[3]） 的強大技術 。 ， 空隙和晶體取向。為了獲取顯微照片，通常使用光學顯微鏡和電子顯微鏡。為了確定材料的性能，納米壓痕技術是一種確定微米和亞微米級性能的可靠技術，而常規測試是不可行的。常規的機械測試（例如拉伸測試或動態機械分析（DMA））只能返回宏觀特性，而沒有任何微觀結構特性的跡象。但是，納米壓痕可用於確定均質材料和非均質材料的局部微觀結構特性。<ref>[https://www.researchgate.net/publication/292208855_Length-scale_dependence_of_variability_in_epoxy_modulus_extracted_from_composite_prepreg　從復合預浸料中提取的環氧模量變化的長度尺度相關性]科學研究入門網</ref>還可以使用高階統計模型來表徵微結構，通過該模型可以從圖像中提取出一組複雜的統計屬性。然後，這些屬性可用於產生各種其他隨機模型。<ref>[ https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.97.023307 複雜材料中微結構的精確建模和評估物理]Review電子</ref><ref>[https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0016236117316903?via%3Dihub 頁岩樣品的納米尺度和多分辨率模型/燃料]科學指引</ref>