En ingénierie, il existe des notions d’objet et de fond. Les objets sont des choses ordinaires qui doivent être détectées et examinées (humains, véhicules, animaux, etc.), l’arrière-plan est tout ce qui n’est pas couvert par l’objet dans le champ de vision (forêt, herbe, bâtiments, etc.).

Le fonctionnement de tous les systèmes d’imagerie thermique est basé sur la perception des différences de température entre deux choses, c’est-à-dire un objet par rapport à un arrière-plan, et sur la conversion de cette différence en une image visible. Comme tous les corps ne sont pas chauffés de la même manière, une image de la distribution de l’IR apparaît. Plus la différence entre l’intensité du rayonnement infrarouge d’un objet et l’intensité du rayonnement infrarouge de l’arrière-plan est élevée, plus l’image thermique est résoluble et contrastée. Les appareils d’imagerie thermique contemporains sont capables de détecter des différences de température de 0,015 à 0,07°C.

La plupart des unités de vision nocturne basées sur des tubes intensificateurs d’image ou des capteurs CMOS/CCD détectent le rayonnement infrarouge dans la gamme de longueurs d’onde de 0,78 à 1 µm, ce qui n’est qu’une fraction supérieure à la sensibilité spectrale de l’œil humain. Les unités d’imagerie thermique fonctionnent dans une gamme de longueurs d’onde de 3-555 µm (MWIR ou infrarouge à ondes moyennes) et de 8-14 µm (LWIR ou infrarouge à ondes longues). Dans cette bande de longueur d’onde, les couches atmosphériques de la surface du sol sont transparentes pour le rayonnement IR et l’émissivité des objets observés dont la température est comprise entre -50 et +50°C est la plus élevée.

L’imageur thermique est un dispositif d’observation électronique, créant l’image de la différence de température dans une zone observée de l’espace. Le composant fondamental de chaque caméra thermique est un réseau de microbolomètres (capteur thermique) et chaque élément d’image de ce réseau (pixel) peut mesurer la température avec une grande précision.

L’avantage des caméras thermiques réside dans le fait qu’elles ne nécessitent aucune source d’éclairage externe. Ce sont des systèmes passifs qui fonctionnent aussi bien de jour que de nuit, dans le noir complet. Comme nous l’avons mentionné précédemment, les mauvaises conditions météorologiques, telles que le brouillard ou la pluie, ne créent pas d’obstacles pour les caméras thermiques. Ces conditions rendraient les unités de vision nocturne ordinaires complètement inutiles.

Le fonctionnement de tous les appareils d’imagerie thermique peut être décrit simplement de la manière suivante :

• La lentille de l’objectif de l’imageur thermique forme une carte de température de tout ce qui se trouve dans le champ de vision sur la surface du capteur thermique (également appelée carte de différence de température).
• Le microprocesseur et d’autres éléments électroniques lisent les données du capteur thermique, les traitent et créent une forme sur l’écran, qui représente une interprétation visuelle des données. Cette image est ensuite visualisée par un observateur à travers un oculaire ou directement sur un écran.

Les imageurs thermiques ont plus de points communs avec les dispositifs de vision nocturne numériques qu’avec les dispositifs de vision nocturne à intensification d’image (communément appelés systèmes analogiques) et permettent un plus grand nombre de réglages et d’ajustements définis par l’utilisateur.

Par exemple, les réglages de la luminosité et du contraste, les réglages de la couleur de l’image, l’introduction d’informations auxiliaires dans le champ de vision (heure actuelle, niveau de charge de la batterie, icônes des modes actifs, etc.), le zoom numérique, l’image dans l’image (affichage de l’image zoomée de l’objet observé ou de sa partie dans une petite fenêtre supplémentaire) et les fonctions d’arrêt de l’affichage (utilisées pour économiser l’énergie et éviter l’exposition au rétroéclairage).

Les télescopes à imagerie thermique et numérique peuvent également être dotés de nombreuses fonctions qui peuvent aider le tireur, telles que des réticules sélectionnables multiples de différentes formes et couleurs, des fonctions de mise à zéro pratiques et rapides telles que la mise à zéro en une seule fois et la mise à zéro par gel, des fonctions de correction automatique en fonction de la distance, des profils de mise à zéro multiples pour différents fusils, une indication de l’inclinaison latérale, de l’angle d’élévation et bien plus encore.

Par rapport aux lunettes de vision nocturne analogiques, le réticule des dispositifs d’imagerie numérique et thermique est généralement “numérique”, c’est-à-dire que l’image du réticule est superposée à l’image de la scène par traitement vidéo. L’image de l’objet observé et les réticules étant situés dans le même plan (le plan d’affichage), les effets tels que la parallaxe sont éliminés. Le réticule est déplacé électroniquement, ce qui permet de supprimer les éléments de correction mécaniques que l’on trouve habituellement sur les télescopes analogiques. Par conséquent, ces éléments de correction mécaniques, qui nécessitent un processus de fabrication et d’assemblage de précision coûteux, peuvent être définitivement supprimés des dispositifs numériques et thermiques.

Les imageurs thermiques peuvent également être équipés d’enregistreurs vidéo intégrés pour capturer des images et des vidéos des objets observés et de nombreuses autres fonctions auxiliaires, telles que la transmission sans fil (photo, vidéo) de données (canal radio, Wi-Fi) vers des dispositifs externes, le contrôle à distance de l’appareil (à l’aide d’un dispositif mobile par exemple), l’intégration avec un télémètre laser (les données du télémètre apparaissant sur l’écran de l’appareil) et l’intégration avec des capteurs GPS (géopositionnement) etc.