Nicht dass ich dir direkt helfen könnte, aber vielleicht findest du zu dem Ellipsenproblem etwas bei den Fußballrobotern. Die müssen den Mittelkreis und häufig auch den Ball über die Kontur erkennen. Und das in Echtzeit.
z.B. hier:
http://www.diss.fu-berlin.de/2004/243/

Gruß, Günter