Q:
画像処理の処理時間がばらつきますがどのような理由が考えられますか？
A:
お使いの言語によっても異なるのですが、
C++..NET系言語（C#,VB.net）で共通のこととしては、
１．そもそも処理している画像が異なる
２．メモリの断片化（フラグメンテーション）によるメモリ確保に時間がかかっている
３．CPUキャッシュの確保に時間がかかっている（他のアプリケーションに使われている）
４．Windows OSによるスレッドへの割り込みがある
５．自動並列化（AOP）のスレッド同期に時間がかかっている
６．他のアプリケーションからの画像処理スレッドへの割り込みがある
などが考えられます。

７．C#の場合は上記についかでGC.Collectに時間がかかるケースがあります。
GC.Collectにかかる時間のばらつきは
メモリの使用量が大きい場合やHALCONが新たに確保するメモリの個数が多い場合に時間がかかり
    set_system ”image_cache_capacity”
で画像メモリの確保量を大きくすることで解決可能な場合があります。

２～４のケースでは、OSやCPU側の仕様となるためアプリケーション側からはどうにもならない場合が多いですが、
５．自動並列化（AOP）のスレッド同期に時間がかかっている
　→　set_system 'num_threads'でスレッド数を制限する
　　　set_system('parallelize_operators','false')で自動並列化をOFFにする
　ことでばらつきを少なくすることができる可能性があります。

６．他のアプリケーションからの画像処理スレッドへの割り込みがある
　→　Windowsタスクマネージャーからプロセスの優先度やどのコアに割り当てるかという設定で回避できます。
https://www.atmarkit.co.jp/ait/articles/0703/16/news151.html

とはいえ、アプリケーションや環境により処理時間がばらつく要因は様々ですので、プログラムをもらわないとわからない側面が多いです。
あくまで上記は一般的な要因であることにご注意ください。