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Ce manuscrit présente une approche particulièrement novatrice du problème d'estimation du mouvement apparent dominant dans une séquence d'images. Elle se démarque des approches classiques apparentées à la corrélation ou au flot optique par le fait que les hypothèses sur les relations entre le mouvement apparent et les variations du niveau de gris des pixels de l'image influent peu sur la robustesse du procédé. L'originalité de ce travail repose sur l'utilisation d'un ensemble de techniques de représentation de l'imprécis et de l'incertain permettant de minimiser l'a priori dans le processus d'estimation. L'estimation du mouvement majoritaire fait appel à l'estimation de la densité de probabilité du mouvement puis à la recherche du mode principal de cette distribution. Ces deux étapes sont réalisées grâce à une extension de la technique des histogrammes que nous avons appelée histogrammes approchés. Ces derniers permettent de prendre en compte les défauts de type imprécision et incertitude des données accumulées et de minimiser l'influence du partitionnement de l'espace paramétrique de ces données. La validité de notre approche est établie par des expérimentations sur des séquences d'images synthétiques et réelles. Celles-ci permettent de tester le comportement de notre méthode vis-à-vis de perturbations usuelles en traitement d'images telles que des variations d'illumination, des mouvements parasites ou des occlusions. Nous proposons deux applications à notre méthode d'estimation qui sont : la construction de mosaïque d'images et la stabilisation de séquences vidéo. Les résultats présentés permettent d'illustrer les performances satisfaisantes de notre approche en termes de robustesse et de précision.

Les anomalies magnétiques révélées par la sonde MGS témoignent du début de l'histoire de la planète Mars. Dans ce travail les mesures magnétiques de MGS sont utilisées pour étudier l'évolution précoce de la croûte et du noyau de Mars. Une méthode inverse est développée pour calculer les paramètres de sources crustales dipolaires. Des tests avec des données synthétiques et l'étude d'un cas terrestre prouvent l'efficacité de notre approche. Les anomalies magnétiques de 3 régions de Mars sont ensuite étudiées. L'intense (1 à 140 A/m) et profonde (30 à 145 km) aimantation de la lithosphère martienne est mise en évidence. Un modèle de serpentinisation de la lithosphère précoce de Mars est proposé pour expliquer ces résultats. En outre, les paléopôles dérivés des directions d'aimantation sont concentrés dans l'hémisphère nord-ouest de Mars, autour du complexe volcanique Tharsis. Celui-ci a pu jouer un rôle dans la réorientation de la planète, provoquant le mouvement apparent de ces pôles.