Peut-on extraire le relief d'une seule image ?

La reconstruction du relief a partir d'une image en niveaux de gris, ou shape from shading, est un probleme inverse repute difficile, a tel point qu'aucune methode generale de resolution n'a ete trouve a ce jour. Nous decrivons une methodologie originale permettant la realisation d'images reelles verifiant la quasi-totalite des hypotheses faites en shape from shading. Cette methodologie utilse un montage optique bien specifique et des traitements numeriques visant a corriger les defauts des images obtenues. Ces images reelles permettent de tester les differentes methodes de resolution du shape from shading proposees dans la litterature : les methodes de resolution locale, integrale, et enfin globale, qui seules permettent d'obtenir des resultats encourageants. L'etude des methodes globales constitue le point central de cette these. Apres avoir mis en oeuvre et teste quatre methodes parmi les plus connues, nous comparons entre elles les methodes de resolution globales. Une analyse des differentes formulations discretes du probleme est faite, permettant de proposer un certain noombre de fonctions d'erreur. Trois methodes de minimisation de ces erreurs sont testees, parmi lesquelles la nouvelle methode que nous proposons, appelee descente de gradient optimale, est la seule qui garantit la convergence. Par ailleurs, il s'avere que la resolution directe du probleme avec l'altitude comme inconnue est un echec. Nous apportons ensuite quelques elements de reponse a deux problemes residuels : le choix du relief initial pour une methode globale ; et le probleme des minima relatifs qui constituent un piege pour les methodes de minimisation deterministes. Enfin, nous nous interessons aux applications possibles du shape from shading