Faits:
A. Par ordonnance du 18 décembre 2008, le Juge d'instruction du canton de Vaud a renvoyé X._ devant le Tribunal de police de l'arrondissement de l'Est vaudois comme accusé d'actes d'ordre sexuel avec des enfants et de tentative de cette infraction.
Sur recours de X._, le Tribunal d'accusation du Tribunal cantonal vaudois, par arrêt du 4 février 2009, a annulé cette décision et prononcé un non-lieu en faveur de l'intéressé.
B. Cet arrêt retient, en résumé, ce qui suit.
B.a X._ a été mis en cause pour avoir, depuis son domicile, entre février 2006 et janvier 2007, exhibé ses organes génitaux devant sa webcam et s'être masturbé ouvertement devant un garçon mineur, dont il connaissait ou devait connaître l'âge.
Il a également été mis en cause pour avoir, le 16 novembre 2006, proposé à une jeune fille répondant au surnom de "girlypop", abordée dans l'aire des moins de 16 ans du site chat-land.org et dont il savait qu'elle n'avait que 13 ans, de le "mater", avant d'exhiber ses organes génitaux et de se masturber devant sa webcam. La surnommée "girlypop" était en réalité un agent en mission, rattaché au Service de coordination de la lutte contre la criminalité sur Internet (SCOCI).
B.b Entendu le 24 janvier 2007 par la police, X._, dans l'ignorance de la méthode de surveillance ayant permis son identification, a admis s'être masturbé devant sa webcam alors qu'il était en liaison avec des mineurs de moins 16 ans. Le lendemain, toujours sans savoir comment il avait été repéré, il a confirmé ses aveux devant le magistrat instructeur.
B.c En bref, le prononcé d'un non-lieu a été justifié par le fait que les informations recueillies lors de l'investigation secrète, lesquelles avaient permis d'identifier X._ et avaient abouti à ce que ce dernier passe des aveux, ne pouvaient être utilisées, dès lors qu'elles avaient été effectuées par un agent non autorisé. En application de l'art. 158 CPP/VD, les frais ont néanmoins été mis à la charge de X._.
C. Le Ministère public du canton de Vaud forme un recours en matière pénale au Tribunal fédéral, pour violation de la loi fédérale sur l'investigation secrète (LFIS; RS 312.8). Il conclut à l'annulation de l'arrêt attaqué et au renvoi de la cause à l'autorité cantonale pour nouvelle décision.
Des déterminations n'ont pas été requises.
Considérant en droit:
1. Le recourant avance principalement deux arguments. En premier lieu, il conteste que les activités du SCOCI puissent entrer dans le champ d'application de la LFIS et, partant, que cette dernière soit en l'occurrence applicable. En second lieu, il soutient que le refus de considérer comme exploitables les preuves subséquentes recueillies au cours de l'enquête, notamment les aveux de l'intimé, procède d'une application trop stricte de l'art. 18 al. 5 LFIS; à cet égard, la jurisprudence de l'ATF 134 IV 266 mériterait d'être revue ou, du moins, nuancée.
1.1 La création du SCOCI repose sur un accord administratif conclu à la fin de l'année 2001 entre le Département fédéral de justice et police (DPFJ) et la Conférence des chefs des départements cantonaux de justice et police (CCDJP), visant à autoriser la Confédération à assumer des tâches d'information et de coordination dans le domaine de la criminalité sur Internet. Elle laisse subsister la compétence des cantons en matière de poursuite des infractions, sous réserve de celles dont la poursuite ressortit à la juridiction fédérale.
Le SCOCI est rattaché à l'Office fédéral de la police (fedpol). Il est notamment composé de techniciens du réseau, de spécialistes en matière de protocole Internet et de sécurité des informations, de juristes, de policiers et d'analystes criminels. Il a pour mission de traquer sur Internet les faits et publications pouvant donner lieu à des poursuites pénales ainsi que d'informer le public, les administrations et les fournisseurs d'accès Internet sur toute question relative à la criminalité sur Internet. Il exerce des tâches de monitoring (recherches actives dans le but de déceler les infractions commises via Internet, premier traitement des communications de soupçons venant de la Suisse et de l'étranger, clarification et analyse des emplacements et de la paternité des contenus incriminés sur Internet, etc.), de clearing (examen du contenu pénal des messages entrants, coordination des procédures en cours, transmission des dossiers aux autorités de poursuite pénale) et d'analyse (analyse systématique et interprétation des sources internes et publiques dans le domaine de la criminalité sur Internet, analyse régulière de la situation en Suisse et information sur les tendances et les contre-mesures en la matière, etc.), domaines qui sont rattachés au Service d'analyse et de prévention (SAP).
De cette présentation, qui ressort en particulier de son site Internet, il résulte notamment que le SCOCI, qui a été créé sur la base d'un accord conclu entre des autorités de police dans le but d'une efficacité accrue de la lutte contre la criminalité sur Internet, n'assume pas seulement une tâche d'information, mais aussi des tâches d'investigation et d'analyse des données recueillies, à l'issue desquelles il transmet au besoin ces dernières aux autorités de poursuite pénale compétentes. Il exerce ainsi, dans une certaine mesure, une activité de nature policière. Cela doit du moins être admis pour les cas où il exerce des tâches de monitoring, telles que citées plus haut. L'agent du SCOCI, qu'il soit ou non un policier au sens strict, intervient alors comme employé d'un organisme étatique rattaché à une autorité de police, dont la mission spécifique est de contribuer à la lutte contre la criminalité via Internet, en exerçant des tâches équivalant à des investigations préliminaires de la police. En pareil cas, il faut donc considérer qu'il exerce une activité assimilable à celle d'un fonctionnaire de police.
1.2 La LFIS, comme cela ressort de son art. 1, est applicable en cas d'investigation secrète. Cette loi, ainsi que le Tribunal fédéral a eu l'occasion de le relever dans l'ATF 134 IV 266, ne donne toutefois pas de définition de cette notion. Amené, dans le cas qui lui était soumis, à la circonscrire, il a procédé à un examen approfondi de la genèse et du texte de la loi ainsi que d'opinions émises dans la doctrine. Au terme de cette analyse, il est parvenu à la conclusion qu'en l'absence d'une réglementation dérogatoire claire dans la LFIS, toute prise de contact avec un suspect aux fins d'élucidation d'une infraction par un fonctionnaire de police qui n'est pas reconnaissable comme tel doit être qualifiée d'investigation secrète au sens de la LFIS, indépendamment des moyens mis en oeuvre pour tromper le suspect et de l'intensité de l'intervention (cf. ATF 134 IV 266 consid. 3 p. 269 ss, notamment consid. 3.7 p. 277).
En l'espèce, le comportement de l'agent du SCOCI a consisté à se joindre à un forum de discussion sur Internet, en se présentant, sous le pseudonyme de "girlypop", comme une jeune fille de 13 ans, pour y nouer contact avec l'intimé afin d'élucider si, sur la base de ses déclarations écrites sur le forum de discussion, ce dernier se livrait à des actes d'ordre sexuel avec des mineurs, ainsi qu'il était soupçonné de le faire. Une telle activité constitue une investigation secrète au sens de la LFIS (cf. ATF 134 IV 266 consid. 3.8 p. 277/278), telle que définie par la jurisprudence, que le recourant ne remet pas en cause sur ce point. Elle entre donc dans le champ d'application de cette loi.
1.3 En ce qui concerne les conditions auxquelles il peut être procédé à une investigation secrète, le Tribunal fédéral, se fondant sur la systématique et sur un examen des dispositions de la LFIS, est parvenu aux conclusions suivantes.
L'agent infiltré doit, en toute hypothèse, faire l'objet d'une désignation par l'autorité compétente. Cette désignation doit être avalisée par un juge. Elle ne peut être ratifiée ultérieurement, la loi ne prévoyant pas une telle possibilité, ce qui s'explique par le fait que, selon la conception du législateur, un fonctionnaire de police ne peut, que ce soit avant l'ouverture d'une procédure pénale ou dans le cadre d'une telle procédure, exécuter une investigation secrète que s'il a été désigné comme agent infiltré et que si cette désignation a, au moins à titre provisoire ou sous condition, été autorisée par un juge. S'agissant de l'investigation secrète de l'agent infiltré, il y a lieu d'opérer une distinction suivant qu'elle intervient avant l'ouverture d'une procédure pénale ou au cours d'une telle procédure. Dans le premier cas, l'investigation n'a pas besoin d'être autorisée par un juge. Dans le second, elle doit en revanche l'être, l'autorisation pouvant encore être donnée dans un certain délai après que l'investigation ait été ordonnée et avant qu'elle ait commencé (ATF 134 IV 266 consid. 4.2-4.5 p. 280 ss).
1.3.1 L'arrêt attaqué ne se prononce pas expressément sur la question de savoir si l'agent du SCOCI a fait ou non l'objet d'une désignation. On est toutefois fondé à en déduire qu'il l'admet implicitement, dans la mesure où il retient que la désignation de cet agent n'a pas été validée par un juge avant que celui-ci ne se joigne au forum de discussion. Dans tous les cas, cette dernière constatation suffit à justifier la conclusion que l'investigation menée l'a été en violation de la LFIS, plus précisément de l'art. 7 al. 1 de cette loi.
1.3.2 Le recourant ne remet pas en cause cette constatation, mais objecte qu'une autorisation de la désignation par un juge supposait de savoir quel juge était compétent pour l'octroyer et qu'il était impossible de déterminer cette compétence avant que le lieu où l'auteur agissait soit connu, ce qui ne pouvait être élucidé avant que l'agent se joigne au forum de discussion.
Cette objection ne résiste pas à l'examen. La compétence du juge ayant à autoriser la désignation de l'agent infiltré n'est pas déterminée par le for de l'action pénale susceptible d'être ouverte suite à une investigation secrète. Elle est réglée à l'art. 8 al. 1 LFIS, dont il résulte que la désignation de l'agent infiltré doit être transmise pour autorisation au président de la cour des plaintes du Tribunal pénal fédéral lorsqu'elle émane d'une autorité civile de la Confédération, au président du Tribunal militaire de cassation lorsqu'elle émane d'un juge d'instruction militaire et à l'autorité judiciaire désignée par le canton lorsqu'elle émane d'une autorité cantonale. Dans le cas particulier, la désignation, dont l'arrêt attaqué admet au moins implicitement qu'elle a été effectuée, devait donc, suivant l'autorité dont elle émanait, être autorisée par l'un des juges mentionnés à l'art. 8 al. 1 LFIS. L'argument pris d'une impossibilité de connaître le juge compétent pour accorder l'autorisation litigieuse et, partant, d'obtenir cette dernière est dès lors infondé.
1.4 L'art. 18 al. 5 LFIS règle les conséquences découlant du fait qu'une investigation secrète n'a pas été autorisée ou n'a pas fait l'objet d'une demande d'autorisation, en disposant que l'autorité qui a ordonné l'investigation y met fin et doit retirer immédiatement du dossier tous les documents y relatifs et que les informations recueillies au cours de l'investigation secrète ne peuvent être utilisées ni pour d'autres enquêtes ni à charge d'un accusé. La LFIS ne contient en revanche pas de disposition réglant les conséquences d'une absence de désignation de l'agent infiltré ou d'autorisation de cette dernière par un juge. Ce silence n'est toutefois pas dû à une lacune de la loi, mais s'explique par le fait que le législateur a considéré comme allant de soi qu'une intervention effectuée avant l'ouverture d'une procédure pénale impliquait que l'agent ait fait l'objet d'une désignation et que cette dernière ait été avalisée par un juge. Le défaut d'une désignation de l'agent infiltré, respectivement d'une avalisation par le juge de cette désignation, entraîne donc les mêmes conséquences que celles que l'art. 18 al. 5 LFIS tire du fait qu'une investigation secrète n'a pas été autorisée ou n'a pas fait l'objet d'une demande d'autorisation (ATF 134 IV 266 consid. 5.2 p. 286/287).
1.4.1 En l'espèce, la participation de l'agent du SCOCI au forum de discussion lui a permis de recueillir l'information que l'intimé voulait ou était prêt à accomplir des actes d'ordre sexuel avec une jeune fille de 13 ans, en exhibant ses organes génitaux et en se masturbant devant sa webcam. Ayant été recueillie illégalement, cette information ne pouvait être utilisée à charge de l'intimé, qui ne pouvait dès lors être condamné pour tentative d'actes d'ordre sexuel avec des enfants. Elle ne pouvait pas non plus être utilisée pour d'autres enquêtes, de sorte que l'intimé ne pouvait pas non plus être condamné pour actes d'ordre sexuel avec des enfants du fait d'avoir agi de la même manière devant un garçon mineur.
1.4.2 Le recourant ne conteste pas que l'information recueillie ne peut elle-même être utilisée, mais soutient que cela n'implique pas d'écarter les preuves rassemblées au cours de la procédure pénale ouverte ultérieurement contre l'intimé, en particulier les aveux de ce dernier. La jurisprudence de l'ATF 134 IV 266 ss procéderait à cet égard d'une application trop stricte de l'art. 18 al. 5 LFIS. Elle devrait être revue ou, du moins, nuancée à la lumière de l'ATF 133 IV 329 ss.
Ce grief revient à reprocher à l'autorité cantonale d'avoir nié que l'invalidité de l'investigation secrète n'entraînait pas celle des aveux de l'intimé, dès lors que ce dernier les avait passés dans l'ignorance de la surveillance dont il avait fait l'objet, respectivement à laisser entendre que, dans l'ATF 134 IV 266, le Tribunal fédéral se serait écarté du raisonnement qu'il avait suivi dans l'ATF 133 IV 329, selon lequel l'invalidité de la preuve originaire ne déploie d'effets sur les preuves subséquentes que si ces dernières n'en sont pas dissociables.
1.4.2.1 Dans l'ATF 134 IV 266, plus précisément au considérant 5.3.2 de cet arrêt auquel se réfère le recourant, le Tribunal fédéral ne s'est pas distancié de l'opinion qu'il avait adoptée dans l'ATF 133 IV 329, concernant un cas d'application de l'art. 9 de la loi fédérale sur la surveillance de la correspondance par poste et télécommunication (LSCPT; RS 780.1), à savoir que l'invalidité d'une preuve originaire n'entraîne celle des preuves subséquentes que si ces dernières n'en sont pas dissociables (cf. ATF 133 IV 329 consid. 4.5 p. 332/333). Examinant ce qu'il en était dans le cas concret, il a considéré que la perquisition à laquelle il avait été procédé dans le cadre de la procédure pénale n'aurait pas permis, indépendamment de l'investigation secrète, de retenir l'infraction litigieuse (cf. ATF 134 IV 266 consid. 5.3.2 p. 288) ou, autrement dit, que, dans ce cas, la preuve subséquente n'était pas dissociable de la preuve originaire. C'est donc en vain que le recourant argue d'une divergence, sur le point litigieux, du raisonnement suivi dans chacun de ces arrêts.
1.4.2.2 Reste à examiner si c'est à tort ou à raison que, dans la présente affaire, l'autorité cantonale a retenu que, sans l'investigation secrète, la culpabilité de l'intimé n'aurait pu être établie.
Il est constant que, dans le cadre de l'enquête ouverte suite à l'investigation secrète, l'intimé a avoué les faits dans l'ignorance de la méthode de surveillance dont il avait fait l'objet, soit sans savoir comment il avait été repéré. L'arrêt attaqué constate toutefois que l'intimé a passé des aveux parce qu'il avait été identifié et qu'il ne l'a été que grâce à l'investigation secrète, sans qu'il existe d'autres éléments permettant de conclure qu'il aurait de toute manière été intercepté, notamment qu'il aurait pu l'être sur la base d'autres mesures policières en cours. Sur la base de ces constatations, il n'était pas contraire au droit fédéral d'admettre que les aveux de l'intimé ne sont pas dissociables de l'investigation secrète dont il a fait l'objet. La preuve subséquente que constituaient ces aveux n'aurait pas été obtenue sans l'investigation secrète ayant permis d'identifier l'intimé. Ce dernier ne faisait l'objet d'aucune autre mesure de surveillance policière, dont on puisse déduire que, selon toute probabilité, il aurait de toute manière été découvert. Il n'avait au demeurant pas été dénoncé par le garçon mineur devant lequel il avait au préalable agi de manière similaire, la simple éventualité qu'il puisse l'être ne suffisant pas à fonder une telle probabilité.
1.5 En résumé, la participation de l'agent du SCOCI au forum de discussion constituait une investigation secrète au sens de la LFIS et entre donc dans le champ d'application de cette loi. La désignation de cet agent n'ayant pas été autorisée par un juge, comme l'exige l'art. 7 al. 1 LFIS, les informations recueillies lors de cette investigation ne pouvaient être utilisées à charge de l'intimé. La preuve que constituait les aveux passés par ce dernier au cours de la procédure pénale ouverte consécutivement, parce que non dissociable de ces informations, ne pouvaient pas non plus être exploitée contre lui. Subséquemment, l'arrêt attaqué ne viole pas le droit fédéral en tant qu'il prononce un non-lieu en faveur de l'intimé.
Contrairement à ce que laisse entendre le recourant, les considérations qui précèdent n'ont pas pour effet de rendre quasi inopérante l'activité du SCOCI et d'en entraver considérablement la mission. Pour peu que les conditions légales auxquelles il est possible de procéder à une investigation secrète (cf. supra, consid. 1.3) soient remplies - et elles peuvent l'être sans difficulté particulière - les informations recueillies au cours de celle-ci sont exploitables. Ces conditions ne sont au demeurant pas exorbitantes et se justifient par la nécessité d'une compatibilité entre l'intérêt public à une poursuite efficace de la cybercriminalité et l'intérêt privé des citoyens à la protection de leur sphère privée.
2. Sur le vu de ce qui précède, le recours doit être rejeté. Conformément à l'art. 66 al. 4 LTF, il ne sera pas perçu de frais. Il n'y a pas lieu d'allouer des dépens à l'intimé, qui n'a pas été amené à se déterminer sur le présent recours.
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté.
2. Il n'est pas perçu de frais, ni alloué de dépens.
3. Le présent arrêt est communiqué aux parties et au Tribunal d'accusation du Tribunal cantonal du canton de Vaud.
Lausanne, le 22 juin 2009
Au nom de la Cour de droit pénal
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: La Greffière:
Favre Angéloz