przede wszystkim to nie jest przykład 'live' (co znaczy, że miałeś podać linka do strony internetowej z działającym całym kodem)...
poza tym kod który podałeś nie trzyma się kupy... rozumiem, iż start jest od animate(), potem zawsze wykonujesz kod assign_image(0) [no warunkowo ale...]...
w funkcji assign_image(x) niby tworzysz tymczasowy obiekt obrazka do pobrania ale nie wiem po co skoro po załadowaniu nigdzie go nie wyświetlasz...[PRZECZYTAJ CAŁOŚĆ - WIEM, CHCESZ GO WYŚWIETLIĆ ;P] poza tym gdy już nie potrzebny jest obiekt Image mógłbyś go usunąć gdyż przechowuje wiele danych - a ponieważ jest on przypisany do zmiennej lokalnej to nie zadziała delete i tej zmiennej lokalnej musisz przypisać NULL - różnie to bywa z czyszczeniem zmiennych lokalnych, a ponieważ obiekt i tak przekazujesz dalej przez referencję to nie zostawiaj niepotrzebnych referencji...
następna sprawa samo sprawdzanie czy obrazek załadowany - po co aż tyle sprawdzeń skoro masz zdarzenia dla tego obiektu .onload i .onerror do których możesz przypisać funkcję... ale mniejsza o to...
to co mnie dalej zastanawia, to przy sprawdzeniu, czy obrazek został załadowany zwiększasz zmienną timestap i ustawiasz loading na zakończony - i patrzmy dalej gdy loading zakończony... podmieniasz atrybut src jakiegoś obrazka w DOM'ie ale!!! z nowym timestapem!!! TO PO CO WCZYTYWAŁEŚ DO BUFORU WCZEŚNIEJSZY OBRAZEK SKORO NAWET Z NIEGO NIE SKORZYSTAŁEŚ

?
następny przebieg dla tego samego obrazka będzie o tyle szybszy, że choć buforujesz to znowu nie potrzebnie gdyż ten obrazek jest już wcześniej wczytywany do przeglądarki do drzewa DOM przez obiekt $('#img_src') - no do następnego przebiegu nie zwiększasz timestap... i dalej się dzieje to co pisałem od początku...
DAJ PRZYKŁAD LIVE TO PRĘDZEJ KTOŚ POMOŻE ;]