Inžinerijoje yra objekto ir fono sąvokos. Objektai – tai įprasti daiktai, kuriuos reikia aptikti ir ištirti (žmonės, transporto priemonės, gyvūnai ir kt.), o fonas – visa kita, ko neužstoja objektas regėjimo lauke (miškas, žolė, pastatai ir kt.).

Visų termovizorių sistemų veikimas pagrįstas dviejų daiktų, t. y. objekto ir fono, temperatūrų skirtumo suvokimu ir šio skirtumo konvertavimu į matomą vaizdą. Kadangi visi kūnai įkaista nevienodai, atsiranda IR pasiskirstymo vaizdas. Kuo didesnis skirtumas tarp objekto IR spinduliuotės intensyvumo ir fono IR spinduliuotės intensyvumo, tuo labiau išskirtas ir kontrastingesnis bus šiluminis vaizdas. Šiuolaikiniai termovizoriai gali nustatyti 0,015-0,07 °C temperatūros skirtumus.

Dauguma naktinio matymo prietaisų, kuriuose naudojami vaizdo stiprintuvai arba CMOS/CCD jutikliai, fiksuoja infraraudonąją spinduliuotę 0,78-1 µm bangos ilgio diapazone, kuris yra tik šiek tiek didesnis už žmogaus akies spektrinį jautrumą. Termovizoriai veikia 3-555 µm (MWIR arba vidutinių infraraudonųjų bangų) ir 8-14 µm (LWIR arba ilgųjų infraraudonųjų bangų) bangų ilgio diapazone. Šiame bangos ilgio ruože žemės paviršiaus atmosferos sluoksniai yra skaidrūs infraraudonajai spinduliuotei, o stebimų objektų, kurių temperatūra -50 – +50 °C, spinduliavimas yra didžiausias.

Termovizorius yra elektroninis stebėjimo prietaisas, sukuriantis temperatūros skirtumo vaizdą stebimoje erdvėje. Pagrindinis kiekvieno termovizoriaus komponentas yra mikrobolometrų matrica (terminis jutiklis), o kiekvienas šios matricos vaizdo elementas (pikselis) gali labai tiksliai matuoti temperatūrą.

Termovizorių privalumas yra tas, kad jiems nereikia jokių išorinių apšvietimo šaltinių, jie yra pasyvios sistemos, gerai veikiančios ir dieną, ir tamsiu paros metu. Kaip minėta anksčiau, blogos oro sąlygos, tokios kaip rūkas ar lietus, nesudaro kliūčių termovizoriui, nes tokiomis sąlygomis įprasti naktinio matymo prietaisai būtų visiškai nenaudingi.

Visų termovizorių veikimą galima paprastai apibūdinti taip:

• Termovizoriaus objektyvas formuoja bet ko, kas yra matymo lauke, temperatūros žemėlapį ant šiluminio jutiklio paviršiaus (dar vadinamą temperatūros skirtumo žemėlapiu).
• Mikroprocesorius ir kiti elektroniniai elementai nuskaito duomenis iš šilumos jutiklio, juos apdoroja ir ekrane sukuria formą, kuri vaizduoja vizualinę duomenų interpretaciją. Šį vaizdą stebėtojas mato per okuliarą arba tiesiogiai ekrane.

Termovizoriai turi daugiau bendro su skaitmeniniais naktinio matymo prietaisais nei vaizdo stiprinimo naktinio matymo prietaisai (paprastai vadinami analoginėmis sistemomis), be to, juose galima atlikti daugiau naudotojo nustatymų ir reguliavimų.

Pavyzdžiui, ryškumo ir kontrasto nustatymai, vaizdo spalvų nustatymai, papildomos informacijos pateikimas vaizdo lauke (dabartinis laikas, akumuliatoriaus įkrovos lygis, aktyvių režimų piktogramos ir t. t.), skaitmeninis priartinimas, vaizdas paveikslėlyje (stebimo objekto ar jo dalies priartintas vaizdas rodomas papildomame mažame lange) ir ekrano išjungimo funkcijos (naudojamos siekiant taupyti energiją ir išvengti foninio apšvietimo poveikio).

Termoviziniai ir skaitmeniniai šautuvai taip pat gali turėti daug funkcijų, kurios gali padėti šauliams, pavyzdžiui, kelias pasirenkamas įvairių formų ir spalvų tinklelius, patogias ir greitas nulio nustatymo funkcijas, tokias kaip “vieno šūvio nulio nustatymas” ir “Freeze” nulio nustatymas, automatines atstumo korekcijos funkcijas, kelis nulio nustatymo profilius skirtingiems šautuvams, šoninio posvyrio, aukščio kampo rodmenis ir daug kitų.

Palyginti su analoginiais naktinio matymo šautuvais, skaitmeninių ir termovizorių tinklelis paprastai yra “skaitmeninis”, t. y. tinklelio vaizdas vaizdo apdorojimo būdu uždengiamas ant scenos vaizdo. Kadangi stebimo objekto vaizdas ir tinkleliai yra toje pačioje plokštumoje (rodymo plokštumoje), pašalinami tokie efektai kaip paralaxas. Tinklelis perkeliamas elektroniniu būdu, todėl galima atsisakyti mechaninių korekcijos elementų, paprastai naudojamų analoginiuose optiniuose taikikliuose. Todėl šie mechaniniai korekcijos elementai, kuriems reikia brangiai kainuojančio tikslaus gamybos ir surinkimo proceso, gali būti visiškai pašalinti iš skaitmeninių ir šiluminių prietaisų.

Termovizoriuose taip pat gali būti įmontuoti vaizdo įrašymo įrenginiai, skirti stebimų objektų nuotraukoms ir vaizdo įrašams fiksuoti, ir daug kitų pagalbinių funkcijų, pavyzdžiui, belaidis duomenų (nuotraukų, vaizdo įrašų) perdavimas (radijo kanalu, Wi-Fi) į išorinius įrenginius, nuotolinis įrenginio valdymas (pvz., mobiliuoju įrenginiu), integracija su lazeriniu tolimatronu (tolimatrono duomenys rodomi įrenginio ekrane), integracija su GPS jutikliais (geopozicijos nustatymas) ir kt.