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Les travaux présentés dans ce manuscrit s'intègrent dans la thématique d'analyse des expressions faciales. L'objectif de ce travail est le développement et l'implantation optimisée de la spécification algorithmique de détection de visage et d'analyse d'expressions faciales sur architecture logicielle/matérielle. Cet objectif a été mené en tenant compte de deux contextes, image à un seul visage sur fond uni et image à mono ou multi visages sur fond complexe. Pour la validation de l'architecture et des approches, nous avons retenu deux applications. La première application consiste à quantifier en temps réel la vigilance d'un sujet dans son environnement d'évolution, particulièrement la conduite. La deuxième application touche plus le domaine clinique. En effet, la détection de visage et l'analyse d'expressions faciales nous permettent d'exploiter et d'étudier la cinématique de la tête et la détection de l'expression de douleur sur le visage. Les études cinématiques permettent d'étudier les différents mouvements de la tête. Le mouvement est analysé par l'évolution temporelle des données de la position, de la vitesse et de l'accélération.