Soweit ich weiß, ist TBitmap nicht Thread-safe. Nicht nur in dem Sinne, dass man da beim Zugriff von verschiedenen Threads heraus vorsichtig sein muss, sondern sogar so, dass TBitmap generell nur im VCL-Hauptthread verwendet werden darf. Selbst völlig Thread-lokale Bitmaps, die nur im Kontext des Threads erstellt, bearbeitet und wieder zerstört werden, können Probleme machen.

Und wenn ich deinen Code richtig sehe, überträgst du Bitmaps über Threadgrenzen hinweg. Schön verpackt mit CriticalSections, aber soweit ich weiß, hilft das bei Bitmaps nicht.