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Les océans constituent un milieu régulateur de l'équilibre de l'écosystème mondial, milieu dont les fonctions sont perturbées, entre autres, par l'intrusion à sa surface, des nappes d'hydrocarbures issues des activités pétrolières de plus en plus intenses. Pour maitriser ce phénomène de pollution en temps réel et à l'échelle mondiale, un observatoire de détection automatique par l'usage du radar à synthèse d'ouverture est envisagé. Dans ce contexte, les travaux de recherche présentés dans cette thèse viennent enrichir et améliorer les techniques de traitement d'images RSO de la surface de l'océan en vue de la détection des nappes d'hydrocarbures. Cette contribution tient sur quatre méthodes, notamment une méthode de filtrage, deux approches de segmentation et une technique de caractérisation des nappes, toutes basées sur les concepts théoriques et physiques de l'imagerie RSO d'une surface polluée de l'océan...