Не создавайте третью карту RenderTargetBitmap и визуализируйте в ней оба изображения, созданные с помощью RenderTargetBitmap_a и RenderTargetBitmap_b.
Что-то вроде:
...
Image imgA = new Image(){Source=renderTargetBitmapA};
Image imgB = new Image(){Source=renderTargetBitmapB};
renderTargetBitmapDest.Render(imgA);
renderTargetBitmapDest.Render(imgB);
...