Nous proposons dans cet article une nouvelle méthode d'estimation de transformation rigide à partir d'appariements de points ou de repères, et nous nous concentrons plus particulièrement sur l'analyse de l'incertitude de la transformation estimée. Nous introduisons pour cela un modèle de bruit intrinsèque par composition et developpons un formalisme unifié pour l'estimation simultanée de la transformation et de son incertitude. Nous proposons également une méthode de validation statistique pour vérifier l'estimation de l'erreur, avec ou sans vérité terrain. La contribution pratique est la validation de notre algorithme d'estimation de transformation rigide dans le cas des images médicales 3D, qui montre qu'un recalage d'une précision bien inférieure à la taille du voxel peut être obtenu.