<img src=xxx.php>

的外れかもしれないのでここに書きますが、
ひょっとして<img src="http://〜.php>と記述していなくてhttp通信が発生していないとか。
だとすると、Cookieは発行されませんね。
通信が発生すればCookieの発行は可能だと思いますけど。

ありがとうございます。さすがにhttp://～で書いてます。
このURLをブラウザで見るとちゃんとクッキー発行されますが、img srcで出しても動かないのです。

もう解決されたかと思いますが、良ければ参考程度に。

img_setcookie.php
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if(get_magic_quotes_gpc()){
$_GET = stripslashes_deep($_GET);
}

foreach($_GET as $k => $v){
$get_array[] = "{$k}={$v}";
}
$value = implode("&",$get_array);

setcookie("Cookie", $value, time()+60*60*2);

header("Content-Type: image/gif");
echo base64_decode("R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==");
exit;

function stripslashes_deep($value){
$value = is_array($value) ?
array_map('stripslashes_deep', $value) :
stripslashes($value);
return $value;
}