попробуйте
IplImage** img;
img = (IplImage**)malloc(IMAGE_NUM * sizeof(IplImage *));
for(index=0; index<IMAGE_NUM; index++){
sprintf(filename, "preproc/preproc%d.jpg", index);
*img = cvLoadImage(filename, 0);
}
кстати, следующая ошибка, которую вы получите, заключается в том, что вы не продвигаете указатель img после каждой итерации цикла