La métrologie de position est un domaine critique en microrobotique, où les forts facteurs d'échelle et les perturbations subies contraignent souvent à utiliser de nombreux capteurs hautes-performances. La vision offre alors des outils très intéressants, tant en termes d'encombrement que de nombre de degrés de liberté mesurables.Les travaux développés au cours de cette thèse ont pour but d'apporter, grâce à l'observation de mires pseudo-périodiques, des solutions aux différents verrous rencontrés classiquement dans ce contexte, notamment en termes de rapport plage/résolution ou de mesure multi-DDL. Plusieurs méthodes originales ont été proposées, éprouvées expérimentalement sur plusieurs types d'applications (mesure de position, asservissement visuel, mesure de force, etc.) et constituées en réponse aux différentes problématiques soulevées (précision nanométrique sur plage millimétrique, mesure 6 DDL, haute robustesse, etc.). / Position metrology is a critical domain in microrobotics, where high scale factors and perturbations often force to use numerous high-performance sensors.Vision offers very interesting tools, both in terms of congestion and number of measurable degrees of freedom.The work developed during this thesis aims at bringing, thanks to pseudo-periodic patterns, solutions to the different locks conventionally encountered in this context, in particular in terms of range-to-resolution ratio or multi-DDL measurement.Several original methods have been proposed, tested experimentally on several types of applications (position measurement, visual servoing, force measurement, etc.) and maded in response to the various problems raised (nanometric precision on millimetric range, 6~DDL measurement, high robustness, etc.).