Le processus d'imagerie par retournement temporel est une technique largement utilisée pour réaliser de la localisation et caractérisation de source acoustique. Dans ce papier, différentes améliorations sont proposées afin que l'efficacité et la précision de cette technique d'imagerie instationnaire soient indépendantes des conditions de mesure. Les différentes améliorations proposées ont été développées en tirant avan-tage de l'utilisation d'une antenne de mesure hémisphérique double-couche, permettant l'enregistrement simultanée du champ de pression et de sa dérivée normale. Le pro-cessus d'imagerie par retournement temporel a été optimisé dans le but de reconstruire un champ de pression avec une grande precision temps-espace et une qualité de haute résolution. Une étude expérimentale menée en chambre réverbérante et bruité (faible rapport signal-à-bruit) met en évidence la capacité de la méthode proposée pour rétro-propager, avec une grande précision temps-espace, un champ de pression rayonné par une source acoustique instationnaire présente dans un volume délimité par une surface de mesure.