La numérisation est un enjeu majeur dans le domaine du patrimoine, permettant d’une part la sauvegarde à long terme des pièces de collections, et d’autre part de les valoriser sous un jour nouveau. En collaboration avec le Musée d’Ethnographie de Bordeaux (MEB), ce travail de thèse se fixe pour objectif de proposer une solution novatrice en terme de numérisation en proposant une réponse à la problématique suivante : comment restituer fidèlement l’apparence d’une pièce de collection, tel que la version numérique soit, à l’oeil, indiscernable du véritable objet ? La taille des objets à numériser ainsi que la résolution nécessaire pour obtenir la qualité souhaitée impliquent de fait une quantité astronomique de mesures à effectuer, formant un véritable défi technique et scientifique. Cette thèse se propose de répondre à cette observation par la réalisation d’un prototype d’acquisition innovant basé image, formé d’un dôme couvert de 1080 LED au sein duquel évolue une caméra sur bras robotisé. Ce travail est d’abord appuyé par un faisceau de recherches préliminaires, s’attardant sur les problématiques théoriques et pratiques attenant à une telle mesure. Cela a notamment permis de mettre en évidence à quel point la diffraction joue un rôle important dans la mesure de BRDF, bien au-delà des critères habituels. Dans ce sens, un nouvel algorithme de traitement des données, métrologiquement viable, a pu être proposé. Appuyé par ces acquis, le prototype de numérisation a pu être conçu, réalisé, calibré et finalement exploité avec succès pour la sauvegarde du patrimoine. Ce nouvel instrument, en constante évolution, jette alors la première pierre de nombreux axes de recherches futurs, tant portés sur l’optimisation du processus de mesure que sur l’exploitation des données générées.