(1)材料顯微組織結構的方向性:包括晶粒形態各向異性,低倍組織的方向性,晶體學擇尤取向,材料宏觀性能的方向性等多種方向性,應予以分別分析和表征;
(2)材料顯微組織結構非定量研究的局限性:雖然顯微組織的定性研究有時尚可滿足材料工程的需求,但材料科學分析研究總是還需要對顯微組織幾何形態的科學進行定量測定以及對所得定量分析結果的進行誤差分析(隨機誤差、系統誤差、粗差);
(3)材料顯微組織結構的多尺度性:原子與分子層次,位錯等晶體缺陷層次,晶粒顯微組織層次,細觀組織層次,宏觀組織層次等;
(4)材料顯微組織結構的多變性:化學組成改變,外界因素及時間變化引起相變和組織演變等均可能導致材料顯微組織結構變化,從而,除需要對靜態顯微組織形態進行定性、定量分析外,應注意是否存在對固態相變過程、顯微組織演變動力學和演變機理研究的必要;
(5)材料顯微組織結構截面或投影觀測的局限性等等.鑄鐵片狀石墨及珠光體三維結構的深蝕觀測已表明該類局限性極易導致人們對截面圖像或投影圖像的錯誤解讀.
(6)材料顯微組織結構的不均勻性:實際顯微組織常常存在幾何形態學上的不均勻性,化學成分的不均勻性,微觀性能(如顯微硬度、局部電化學位)的不均勻性等;
(7)材料顯微組織結構可能具有的分形(fractal)特性和特定金相觀測可能存在的分辨率依賴特性:可能導致其顯微組織定量分析結果強烈依賴于圖像分辨率,當進行材料斷口表面組織形態進行定量分析以及對顯微組織數字圖像文件進行存儲和處理時更應注意這一點;
應當注意,對截面圖像(如光學金相和掃描電鏡圖像)和投影圖像(如透射電鏡圖像)必須采用不同的體視學原理和關系式,且投影圖像的體視學分析要困難得多.
針對(2)和(5)兩類局限性,深蝕法、晶?；虻诙喾蛛x法、射線照相法、立體視覺、共聚焦顯微鏡、原子力顯微鏡、場離子顯微鏡、顯微CT及相關技術、從系列截面圖像重建三維組織結構等方法均曾被用于材料三維顯微組織的直接成像與實驗觀測.但大多數或僅適用于極特殊情況,或工作量極大,或只能對樣品表面成像和觀測.其中,工業顯微CT技術對材料內部具有
明顯密度差異的較大尺寸缺陷的無損檢測很有效,有可能成為一個新的研究發展方向,但用于材料顯微組織結構的觀測時分辨率尚待提高.當有可能實驗獲取系列截面金相圖像時,三維重建和計算機仿真技術對于三維直接觀察則很有幫助.另外,直接觀察并不總是意味著可以直接測量.值得注意的是:在未能實現材料組織三維可視化或雖已可視化但尚無法獲得其定量表征數據的情況下,體視學分析可以用很小的代價獲得三維組織結構的無偏的定量測量,從而成為不可缺少的、值得大力推廣的顯微組織定量分析與表征工具.