Inseneriteaduses on olemas mõisteid objekt ja taust. Objektid on tavalised asjad, mida tuleb tuvastada ja uurida (inimesed, sõidukid, loomad jne), taust on kõik muu, mida vaateväljas olev objekt ei hõlma (mets, rohi, hooned jne).

Kõigi soojuskujutussüsteemide töö põhineb kahe asja, st objekti ja tausta vahelise temperatuurierinevuse tajumisel ja selle erinevuse teisendamisel nähtavaks kujutiseks. Kuna kõik kehad ei kuumene võrdselt, tekib pilt infrapunase kiirguse jaotumisest. Mida suurem on erinevus objekti infrapunakiirguse intensiivsuse ja tausta infrapunakiirguse intensiivsuse vahel, seda paremini eristatav ja kontrastsem on termopilt. Kaasaegsed soojuskujutusseadmed on võimelised tuvastama temperatuurierinevusi 0,015-0,07 °C.

Enamik öövaatlusseadmeid, mis põhinevad kas pildivõimendustorudel või CMOS/CCD-anduritel, tuvastavad infrapunakiirgust lainepikkuse vahemikus 0,78-1 µm, mis on vaid murdosa suurem kui inimsilma spektraalne tundlikkus. Soojuskaamerad töötavad lainepikkuste vahemikus 3-555 µm (MWIR ehk keskmise laine infrapuna) ja 8-14 µm (LWIR ehk pika laine infrapuna). Selles lainepikkuse vahemikus on maapinna õhukihid infrapunakiirguse jaoks läbipaistvad ja vaadeldavate objektide emissiivsus on kõige kõrgem temperatuuriga -50 – +50 °C.

Soojuskaamera on elektrooniline vaatlusseade, mis loob pildi temperatuurierinevusest vaadeldavas ruumis. Iga soojuskaamera põhikomponendiks on mikrobolomeetri massiivi (soojusandur) ja selle massiivi iga pildielement (piksel) suudab temperatuuri mõõta suure täpsusega.

Soojusfotode eelis seisneb selles, et nad ei vaja väliseid valgusallikaid, nad on passiivsed süsteemid, mis töötavad hästi nii päeval kui ka pimedas öösel. Nagu eespool mainitud, ei tekita halvad ilmastikuolud, näiteks udu või vihm, takistusi soojuskaamera jaoks, need tingimused muudaksid tavalised öönägemisseadmed täiesti kasutuks.

Kõigi soojuskujutusseadmete toimimist võib kirjeldada lihtsalt järgmiselt:

• Soojuskaamera objektiivi objektiiv kujundab vaateväljas asuvate objektide temperatuurikaardi soojusanduri pinnale (mida nimetatakse ka temperatuurierinevuse kaardiks).
• Mikroprotsessor ja muud elektroonilised elemendid loevad andmeid soojusandurilt, töötlevad neid ja loovad ekraanil kuju, mis kujutab andmete visuaalset tõlgendust. Seejärel vaatleb vaatleja seda pilti läbi okulaari või otse ekraanil.

Soojuskujutid on rohkem sarnased digitaalsete öövaatlusseadmetega kui pildivõimendusega öövaatlusseadmed (mida tavaliselt nimetatakse analoogsüsteemideks) ja võimaldavad suuremat arvu kasutaja poolt määratud seadistusi ja kohandusi.

Näiteks heleduse ja kontrasti seaded, pildivärvi seaded, lisateabe lisamine vaateväljale (praegune kellaaeg, aku laetuse tase, aktiivsete režiimide ikoonid jne), digitaalne suum, pilt pildis (kuvab vaadeldava objekti või selle osa suumitud pilti täiendavas väikeses aknas) ja ekraani väljalülitamise funktsioonid (kasutatakse energia säästmiseks ja taustvalguse vältimiseks).

Soojuskujutiste ja digitaalsete vintpüsside puhul võib olla ka palju funktsioone, mis aitavad laskurit, näiteks mitu erineva kuju ja värviga valikulist võrgutähist, mugavad ja kiired nullimisfunktsioonid nagu “ühe lasu nullimine” ja “Freeze” nullimine, automaatsed kaugusega seotud korrigeerimisfunktsioonid, mitu nullimisprofiili erinevate püsside jaoks, külgkallete ja kõrgusnurga näitamine ja palju muud.

Võrreldes analoogsete öövaatlussihikutega on digitaalsete ja soojuskaameraseadmete sihikud tavaliselt “digitaalsed”, st sihiku kujutis on videotöötluse abil sündmuskoha kujutisele üle kantud. Kuna vaadeldava objekti kujutis ja võrgutuled asuvad samas tasapinnas (kuvamistasand), on sellised efektid nagu parallaks välistatud. Silmapiiri liigutatakse elektrooniliselt, mis võimaldab eemaldada mehaanilised korrektsioonielemendid, mida tavaliselt leidub analoogsihikutes. Seetõttu saab need mehaanilised korrektsioonielemendid, mis nõuavad kulukat täpset tootmis- ja montaažiprotsessi, digitaalsetest ja termilistest seadmetest täielikult eemaldada.

Soojuskujutisaparaatidel võivad olla ka sisseehitatud videosalvestid vaadeldavate objektide piltide ja videote jäädvustamiseks ning mitmed muud lisafunktsioonid, näiteks andmete (foto, video) traadita edastamine (raadiokanal, Wi-Fi) välistesse seadmetesse, seadme kaugjuhtimine (näiteks mobiilseadme abil), integreerimine laserkaugusmõõtjaga (kaugusmõõtja andmed ilmuvad seadme ekraanile) ja integreerimine GPS-anduritega (geopositsiooni määramine) jne.