Как насчет подхода морфологии?
Расширяют пороговое изображение некоторым числом (в зависимости от целевой плотности точек), тогда отмечает точкой в кластере, появится как отдельный объект.
OpenCV поддерживает морфологические операции (как был бы диапазон библиотек обработки изображений):
http://www.seas.upenn.edu/~bensapp/opencvdocs/ref/opencvref_cv.htm#cv_imgproc_morphology
Вы смотрели на этот http://www.codeplex.com/NonPagedCLRHost ?
Если вам нужно детерминированное время отклика, вам следует использовать ОС реального времени, которая работает с указанными вами ограничениями, а не Windows.
По определению, если они используются нечасто, они занимают первое место в списке кандидатов, подлежащих удалению.
Вот ужасное решение: создайте поток (или асинхронный таймер), который, как только INTERVAL мс касается вашего объекта, затем возвращается в спящий режим. Настраивайте ИНТЕРВАЛ, пока не добьетесь желаемого поведения.