L'intégration de systèmes multi-capteurs est la réponse la plus adaptée aux besoins croissants en matière de complexité et d'exactitude de mesures en métrologie par coordonnées. Cette thèse a pour objectif l'intégration de systèmes multi-capteurs en métrologie par coordonnées selon deux aspects: la modélisation des fonctions et des données; et le traitement de la géométrie discrète. La modélisation des fonctions et des données permet une meilleure compréhension des exigences des fonctions du système et des spécifications des données pour l'intégration de systèmes multi-capteurs. Des modèles hiérarchiques fonctionnels du système sont construits en utilisant la méthodologie IDEF0. Une démarche à base d'ontologies est utilisée pour modéliser les différentes données et de leurs relations par leur représentation structurée. Des méthodes efficaces et robustes pour le traitement de la géométrie discrète dans le cadre de l'intégration multi-capteurs sont l'objet principal de cette thèse à travers le développement de méthodes robustes. Une méthode basée sur le tenseur de courbure est utilisée pour l'estimation des courbures discrètes. Une analyse comparative montre que la méthode proposée fournit de meilleures performances par rapport à d'autres méthodes existantes. Le recalage est l'une des étapes les plus importantes de l'intégration multi-capteurs. Les algorithmes de recalage permettent de recaler les ensembles de points mesurés issus de différents capteurs ou de plusieurs vues. Une méthode de recalage sans correspondance connue est proposée dans cette thèse. Une combinaison de la courbure et de la distance euclidienne est utilisée pour améliorer les performances de l'algorithme classique de recalage ICP. Une nouvelle méthode basée sur l'indice de forme (shape index) et ll'intensité de courbure (curvedness) est développée pour la reconnaissance et la segmentation des formes discrètes. Le type de surface locale d'un sommet est reconnu par l'intermédiaire de son indice de forme. Les sommets sont ensuite groupés en fonction de leurs surfaces locales. Un algorithme de connexité par région est mis en œuvre pour produire les résultats de segmentation. Plusieurs exemples ont été testés et la méthode proposée fournit des résultats satisfaisants. Ces différentes méthodes de traitement géométriques ont été implémentés dans un nouveau système informatisé appelé DSP-COMS. Une étude de cas détaillée d'une pièce industrielle numérisée par laser scanning et par palpage est présentée dans cette thèse. Les points mesurés sont ensuite traités dans DSP-COMS. Les résultats obtenus montrent bien la robustesse des méthodes développés dans cette thèse.