Используйте оптимизированные библиотеки и аппаратное ускорение:
1. Разбейте картиночку на тайлы и перерисовывайте / пересчитывайте только те, которые поменялись.
2. Само сведение сделайте на шейдере.
3.Собственно, сами Qt-примитивы для работы с изображениями, скорее всего, дрянь, и вот почему - они поставляются в виде готовых DLL и должны работать на всяком барахле типа Core2Duo. Далеко не факт, что они собраны с максимальной оптимизацией и использованием современных SIMD-инструкций.