Я наконец отследил ошибку до ее корней. Этот код был в плагине, работающем на Wordpress. Сейчас в сообществе Wordpress есть методика, используемая для включения симпатичных URL-адресов в системах на основе IIS, которые не имеют подходящего способа обработки mod_rewrite. Техника включает в себя захват 404 ошибок, вызванных симпатичными URL-адресами, и перенаправление страницы через index.php.
Оказывается, что где-то по пути некоторые 3 символа ( & iuml; , " и & iquest; ) вставляются в выходной поток перед любыми другими вывод страницы. Это не проблема для html-страниц, поскольку символы невидимы, а браузер просто игнорирует их. Однако в случае изображений формат двоичных данных имеет решающее значение. Поэтому вставка этих трех символов перед данными изображения приводит к неузнаваемой последовательности байтов, которая отклоняется браузером, поскольку она ожидает изображение.
Решение в моем конкретном случае состояло в том, чтобы включить обработку mod_rewrite, и проблема исчезла. Я надеюсь, что эта информация сэкономит кому-то часы отладки.