Здравствуйте, Аноним, Вы писали:

А> Кто-нибудь сталкивался с такой проблемой? Есть ли надежный и быстроработающий алгоритм для решения этой задачи?

Первое, что приходит в голову — вариации на тему выпуклой оболочки (convex hull). Для этого надо окружности превратить в правильные многоугольники и посчитать выпуклую оболочку. После чего востановить список окружностей в порядке обхода и посчитать точные отрезки и дуги.