No final, resolvi o problema usando o ImageMagick e um arquivo de transformações de coordenadas criado manualmente. O resultado não foi perfeito, mas me deu a quantidade necessária de controle preciso.
Estou procurando uma ferramenta simples com a qual eu possa atribuir vértices a pontos específicos na minha imagem original, e então atribuir novos locais para alguns / todos esses vértices e fazer com que ele transforme a imagem de acordo esticando / encolhendo as seções da imagem entre e em torno dos vértices.
Alguém sabe de uma ferramenta (de preferência livre) que pode fazer isso simplesmente em imagens de grande resolução (6000x4000 pixels ... eu tenho muita memória).