Nous proposons de résoudre le problème classique de l'estimation du mouvement dans une séquence d'images en calculant le flot optique. Pour cela, nous utilisons une approche basée sur l'assimilation variationnelle de données qui permet de réaliser une intégration temporelle du calcul du flot optique : les gradients spatiotemporels constituent les observations et sont assimilés dans un modèle de transport du flot optique. Cette approche a deux avantages principaux. D'une part elle permet de définir des modèles d'erreurs qui, in fine, peuvent gérer de façon naturelle les données manquantes. D'autre part, le schéma numérique incrémental sur lequel repose l'assimilation variationnelle de données permet de résoudre efficacement les systèmes non-linéaires. Or, la contrainte du flot optique n'est pas linéaire dans sa forme non différentiée. Notre méthode prend donc en charge l'estimation de grands déplacements.