Pendant les essais mécaniques, les matériaux subissent des déformations souvent non uniformes dont la mesure reste difficile à obtenir précisément. Cela est particulièrement le cas quand le matériau étudié présente des variations locales de propriétés comme les matériaux composites, ou en présence de singularité comme les fissures. Les méthodes optiques pour la mesure de champs, tel que la Corrélation d'Images Numériques (CIN) très utilisée en mécanique, peuvent pallier ce manque. La communauté du “Flot Optique” en analyse d'image partage le même objectif que la CIN en ciblant le mouvement de chaque pixel, mais ces méthodes sont peu fréquemment employées dans notre communauté. Ce travail de thèse vise à prouver la pertinence et l'efficacité de certaines configurations du Flot Optique pour l'estimation des quantités d'intérêt du mécanicien, en particulier la déformation.Dans un premier temps, on présente l'intérêt de flot optique qui sera repositionné vis-à-vis des autres méthodes existantes comme la CIN. Si la norme L2 est omniprésente dans la CIN, beaucoup de métriques ont été étudiées pour le Flot Optique appliqué au calcul de champs de déplacement. L'objectif étant d'éviter un effet de sur-lissage des discontinuités . Cette thèse analyse l'effet de certaines métriques (Charbonnier et Lorentz) sur la restitution des discontinuités et des déformations. On montre que la fonction de Lorentz peut fournir des résultats satisfaisants, alors que la fonction de Charbonnier encourage l'apparition des discontinuités parasites dans les champs. On montrera qu'à l'aide d'une image masque on peut changer les paramètres localement afin de forcer l'apparition des phénomènes locaux tout en gardant l'homogénéité de la solution.L'acquisition rapide des champs cinématiques revêt d'une importance primordiale dans l'objectif de tendre vers les “smart testing” par exemple. Ainsi, le dernier objectif de la thèse est la génération d'un code de corrélation à l'échelle du pixel accéléré par GPU, facile à comprendre et à modifier. Ce code open source a été utilisé pour des applications différentes comme la calibration d'un système de stéréo corrélation..En fin de compte, des efforts ont été déployés pour améliorer le gradient conjugué, solveur linéaire de Krylov essentiel à la résolution des systèmes symétriques et définis positifs de très grande dimension, en utilisant un préconditionneur guidé par la régularisation de Tikhonov et en profitant des valeurs de Ritz pour filtrer et recycler l'information dans le but d'ajuster la régularisation.