De nouvelles modalités d'imagerie ont récemment fait leur apparition. Parmi elles, les champs de lumière sont particulièrement intéressants car ils captent des rayons lumineux individuels provenant de différentes positions et directions. Cette caractéristique permet certains usages comme l'estimation de profondeur. Pour acquérir des champs de lumière, deux types d'appareils existent : les matrices de caméras et les caméras plénoptiques. Ces dernières nécessitent un traitement post-acquisition lourd pour récupérer un champ de lumière utilisable. Récemment, certains appareils ont même permis de capturer des vidéos de champs de lumière, ouvrant la voie à l'estimation de mouvement et l'interpolation temporelle. Le premier objectif de cette thèse est d'extraire des vues de champs de lumière de haute qualité à partir de caméras plénoptiques. Dans ce contexte, nous proposons de nouvelles méthodes de démosaïquage et d'interpolation qui prennent en compte la structure lenticulaire de l'image brute. Le second objectif du travail présenté est d'explorer de nouvelles approches pour l'analyse de scène, à savoir l'estimation du mouvement. Cela nous amène à concevoir un modèle pour représenter le flux de scène (ou mouvement apparent d'une scène). Couplé à des techniques d'apprentissage profond, nous pouvons alors effectuer un rendu temporel de vues du champ du lumière, angulairement et temporellement cohérent, ce qui constitue notre dernier objectif.