L'objectif des travaux de cette th se tait de proposer un syst me de mesure de trajectoire (position et vitesse) de v hicules. Un syst me de cette nature permettrait d'apporter des r ponses pertinentes de nombreuses questions encore en suspend, telles que: la route est-elle bien utilis e par les conducteurs, les informations propos es par la signalisation et le trac sont-elles bien comprises, le site induit-il des comportements dangereux: si oui, pourquoi, quels sont les m canismes d'accidents ou de presqu'accidents... Ce nouvel outil de mesure, appel Observatoire De Trajectoire (ODT), peut tre compos de deux cam ras et d'un t l m tre laser. La contribution principale de la th se porte sur le d veloppement de deux m thodes op rationnelles pour l'estimation pr cise des trajectoires de v hicules partir d'une combinaison d'images vid o et de mesures t l m triques. Ces m thodes de suivi s'appuient sur une nouvelle m thode de soustraction fond/forme, sur la combinaison d'un mod le cin matique et d'un mod le d'observations et enfin sur une technique originale de fusion de capteurs, utilisant un processus de r - chantillonnage de filtre particules.