Нужно искать не эллипсы, а хордовые сектора - "дольки" (апельсина, например).
1. После того, как найден такой сектор (не менее 1/3 площади круга): нужно определить центр и залить до границ, не выходящих за круг, образованный этим сектором при вращении вокруг центра круга (с радиусом этого сектора).
2. После нахождения - вырезаем торец бревна и снова ищем сектор.
Сколько таких будет - столько и брёвен на фото.
"Дольку" найти просто - находим светлую зону и сверяем геометрию границ (ищем дугу) с заданной точностью. По дуге - находим радиус.
PS: Если усложнить, то по контуру найденной дуги нужно восстановить контур эллипса, которому она принадлежит.