针对现有超混沌图像加密方法中像素扩散过程速度慢和不充分等缺陷,提出一种采用向量运算加速的超混沌图像加密算法.首先,引入真随机数对明文图像填充后生成对明文图像变化敏感并具有不可预测性的会话密钥,在此基础上对会话密钥分段量化产生混沌系统所需的初值参数;然后,将超混沌系统迭代产生的原始实数序列量化为范围在0～255之间的整数序列的同时改善了其统计特性,进而根据明文图像的尺寸将一维序列重构为二维结构的密钥矩阵;最后,采用向量运算对基于密文分组链接加密模式的扩散过程进行加速,使任意像素和密钥信息能够通过在图像垂直方向和水平方向的四轮并行扩散过程实现快速充分扩散,彻底混淆明文图像和密钥矩阵得到最终的密文图像.理论分析和仿真实验结果表明,该算法扩散过程的时间复杂度仅为线性阶O(M+N),能够提供较快的加密速度,且其安全性足以抵御穷举攻击、统计攻击和选择明文攻击等常见的密码攻击手段,能够广泛应用于实时大数据量保密通信等场合.