在图像处理过程中，常常需要对图像进行滤波操作，进行滤波操作需要使用算子模板，也可以称之为扫描窗模 板，一般有 3x3、5x5、7x7 等模板形式。本文重在阐述算子模板的概念及使用 verilog 来描述其产生过程。下面咱们 从图像上来认识算子模板。

如图所示，展示了一个宽度为 15 个像素，高度为 8 个像素的图片，每个白色方块代表一个像素。

实际的图像处理过程中会选定一个模板，假设使用 3x3 的模板，如图所示，灰色代表图像的边界，蓝色框表示 3x3 的模板，对整幅图像进行扫窗操作，在图之中标注了第一个和最后一个模板扫描的操作位置。

我们从图中可以观察到边界一行的像素是无法进行运算的，这个也是扫窗的一个缺点，无法对边界进行处理， 而且随着算子的变大边界无法处理的像素也会变多。后面进行具体操作时，会提出一种补充处理的方法。如图所示， 对浅灰色的边界进行扩展，就是图中的深灰色部分内容，一般简单处理，有复制边界为零的，也可以将原来的边界 进行复制。

使用 5x5 的模板，如下图所示：

使用 5x5 的模板边界进行扩展

前面已经分析了算子模板的原理，下面来介绍一下如何使用 verilog 来描述。我们使用FIFO 来缓存图像的行数 据，如果取 3x3  的模板，那么至少需要两个深度大于图像行数据的长度的 FIFO，通过首尾相连的形式来缓存两行 数据，等第三行数据到来之时，同时输出三行数据。注意，最后的 FIFO 输出数据是最早的数据，也就是第一行的 数据，如图所示：

第一节介绍了 3x3 的模板和 5x5 的模板，本节描述，如何控制 FIFO 使其数据进行对齐的。

3x3 的模板仿真图：

5x5 的模板仿真图：