Inženierzinātnēs pastāv priekšmeta un fona jēdzieni. Objekti ir parastas lietas, kas ir jāatpazīst un jāpārbauda (cilvēki, transportlīdzekļi, dzīvnieki u. c.), fons ir viss pārējais, ko neaizsedz objekts skata laukā (mežs, zāle, ēkas utt.).

Visu termālās attēlveidošanas sistēmu darbības pamatā ir temperatūras atšķirību uztveršana starp divām lietām, t. i., objektu pret fonu, un šīs atšķirības pārvēršana redzamā attēlā. Tā kā visi ķermeņi netiek uzkarsēti vienādi, rodas infrasarkanā starojuma sadalījuma attēls. Jo lielāka ir starpība starp objekta IR starojuma intensitāti un fona IR starojuma intensitāti, jo labāk izšķirams un kontrastaināks ir termiskais attēls. Mūsdienu termālās attēlveidošanas ierīces spēj noteikt temperatūras atšķirības 0,015-0,07°C robežās.

Lielākā daļa nakts redzamības ierīču, kuru pamatā ir attēla pastiprinātāju lampas vai CMOS/CCD sensori, uztver infrasarkano starojumu 0,78-1 µm viļņu garuma diapazonā, kas ir tikai par daļu lielāks nekā cilvēka acs spektrālā jutība. Termālās attēlveidošanas ierīces darbojas 3-555 µm (MWIR jeb vidējo infrasarkano viļņu diapazonā) un 8-14 µm (LWIR jeb garo infrasarkano viļņu diapazonā). Šajā viļņu garuma joslā zemes virsmas atmosfēras slāņi ir caurspīdīgi IR starojumam, un novērojamo objektu ar temperatūru -50 – +50°C izstarojamība ir visaugstākā.

Termokamera ir elektroniska novērošanas ierīce, kas rada temperatūras starpības attēlu novērotajā telpas apgabalā. Katra termokameras pamatkomponents ir mikrobolometru masīvs (termiskais sensors), un katrs šī masīva attēla elements (pikseļi) var mērīt temperatūru ar augstu precizitāti.

Termokameru priekšrocība ir tā, ka tām nav nepieciešami nekādi ārēji apgaismojuma avoti, tās ir pasīvas sistēmas, kas labi darbojas gan dienas, gan melnās nakts stundās. Kā minēts iepriekš, slikti laika apstākļi, piemēram, migla vai lietus, nerada šķēršļus termokamerai, jo šādi apstākļi parastās nakts redzamības ierīces padarītu pilnīgi bezjēdzīgas.

Visu termālās attēlveidošanas ierīču darbību var vienkārši aprakstīt šādi:

• Termokameras objektīvs veido temperatūras karti, kas attēlo visu, kas atrodas redzamības laukā, uz termiskā sensora virsmas (sauktu arī par temperatūras starpības karti).
• Mikroprocesors un citi elektroniskie elementi nolasa datus no termiskā sensora, apstrādā tos un izveido formu displejā, kas attēlo datu vizuālo interpretāciju. Novērotājs šo attēlu aplūko caur okulāru vai tieši uz ekrāna.

Termokamerām ir vairāk kopīga ar digitālajām nakts redzamības ierīcēm nekā attēlu pastiprinošām nakts redzamības ierīcēm (ko parasti dēvē par analogajām sistēmām), un tās ļauj veikt vairāk lietotāja noteiktu iestatījumu un pielāgojumu.

Piemēram, spilgtuma un kontrasta iestatījumi, attēla krāsu iestatījumi, palīginformācijas ievietošana skata laukā (pašreizējais laiks, akumulatora uzlādes līmenis, aktīvo režīmu ikonas u. c.), digitālā tālummaiņa, attēls attēlā (papildu nelielā logā tiek parādīts palielināts novērojamā objekta vai tā daļas attēls) un displeja izslēgšanas funkcijas (tiek izmantotas enerģijas taupīšanai un aizmugures apgaismojuma novēršanai).

Termogrāfiskajiem un digitālajiem šautenēm var būt arī daudzas funkcijas, kas var palīdzēt šāvējam, piemēram, dažādas izvēles tīklojumi ar dažādām formām un krāsām, ērtas un ātras nulles iestatīšanas funkcijas, piemēram, “viena šāviena nulles iestatīšana” un “Freeze” nulles iestatīšana, automātiskās korekcijas funkcijas, kas saistītas ar attālumu, vairāki nulles iestatīšanas profili dažādām šautenēm, sānu slīpuma, augstuma leņķa un daudzas citas.

Salīdzinot ar analogajiem nakts redzamības tālskatiem, digitālās un termālās attēlveidošanas ierīcēs tīklojums parasti ir “digitāls”, t. i., tīklojuma attēls tiek pārklāts ar skatuves attēlu, izmantojot video apstrādi. Tā kā novērojamā objekta attēls un tīkls atrodas vienā plaknē (displeja plaknē), tiek novērsti tādi efekti kā paralaksa. Mērierīce tiek pārvietota elektroniski, kas ļauj atteikties no mehāniskās korekcijas elementiem, kas parasti ir analogajos tālskatos. Tāpēc šos mehāniskos korekcijas elementus, kuru ražošanai un montāžai ir nepieciešams dārgs un precīzs process, var pilnībā izņemt no digitālajām un termiskajām ierīcēm.

Termokamerās var būt iebūvēti arī videoreģistratori novērojamo objektu attēlu un video uzņemšanai un daudzas citas palīgfunkcijas, piemēram, bezvadu datu (fotoattēlu, video) pārraide (pa radiokanālu, Wi-Fi) uz ārējām ierīcēm, ierīces tālvadība (piemēram, izmantojot mobilo ierīci), integrācija ar lāzeru tālmēri (tālmiera dati parādās ierīces ekrānā) un integrācija ar GPS sensoriem (ģeopozicionēšana) utt.