Yo usaría PHP mailer para esta taréa. Es una classe que ofrece ya de por sí implementados muchos métodos para enviar e-mails en HTML con imagenes incrustradas, HTML y texto plano simultáneamente y usar hasta servidores SMTP directos con o sin requerimiento de autentificación .. En resumen una mejora sustancial a mail() original de PHP y con la facilidad de su uso.
Si quieres probarla:
http://phpmailer.sourceforge.net
------
Por lo demas .. tu problema radica en que las imagenes si bien se "adjuntan" como un "attach" se codifican usando un "cid" Eso le dá la referencia del archivo que ha de llamar en tu código HTML. para que lo "incruste" desde sus archivos adjuntos directamente ..
No sé si para tu caso concreto y código te servira .. pero prueba:
<img src="cid:archivo_adjunto_imagen.tal">
Por eso te recomiendo ese tipo de classes ya implementadas para esas taréas..
Un saludo,