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通过对红外热成像技术测量原理的分析及热辐射传递过程的了解，初步建立辐射测温的数学模型，包括基于检定常数的数学模型、基于亮度温度的数学模型、基于参考温度的数学模型。
如果多波长温度计有n个通道，则第i个通道的输出信号V i 可表示为
式中，
是只与波长有关而与温度无关的检定常数，它与该波长下探测器的光谱响应率、光学元件透过率、几何尺寸及第一辐射常数有关；ε(λ
i
，T )是温度T时的目标光谱发射率。
为了便于处理，将式（2-13）改写成下式，即用维恩公式来代替普朗克定律
对于有n个通道的多波长温度计来说，共有n个方程，包含（n+1）个未知量。即目标真温T和n个光谱发射率ε ( λ i ，T )，如果不在理论上或实验上找出它们之间的关系，此问题很难解决。
在多波长辐射测温学领域被普遍认可的一种假设是：光谱发射率是随波长的变化而变化的，可表达如下：ε(λ )可以用含有（n-1）个可调参数的波长函数代替，对n个不同波长下的辐射通量进行测量，因而可以解出（n-1）个可调参数以及目标真温T。
目前一些著名的假设方程有
将式（2-15）～式（2-19）中的任意一个代入式（2-13），就得到n个新方程，而未知数的个数少于或等于 n，因此可以用曲线拟合法或求解方程法得到目标真温和光谱发射率。
由式（2-14）可得
以式（2-16）为例，代入式（2-20），可得
记
，则式（2-21）变为
由此可用最小二乘的多元回归法求得各项系数a 0 ，a 1 ，...，a m+1 ，进而可求得目标真温T和光谱发射率ε ( λ i ，T )。
需要说明的是，此种方法需要事先标定好各通道的检定常数
，而
的标定过程较复杂，且
准确与否会直接影响到目标真温T和光谱发射率ε(λ
i
，T )的计算结果。
如果多波长温度计有n个通道，则第i个通道测得的亮度温度T i 与目标真温T的关系为
将式（2-16）代入式（2-23），可得
整理得
记
，则式（2-26）变为
需要指出的是，此种方法需要事先标定好各通道的亮度温度，而标定亮度温度的过程不仅很费时间，而且又增加了一次误差积累过程，所以各通道亮度温度标定准确与否会直接影响到目标真温T和光谱发射率ε(λ i ，T )的计算结果。
多波长温度计第i个通道的输出信号V
i
的计算公式为式（2-14），在定点黑体参考温度
下，第i个通道的输出信号
为
由式（2-14）、式（2-27）可得
整理得
将式（2-16）代入式（2-29），且记
，则式（2-29）变为
此方法只需测量任一参考温度T'下各通道的输出即可，只要在测量过程中参考温度T'稳定，则不论参考温度选为何值，都不会影响目标真温T和光谱发射率ε(λ i ，T )的计算结果。