Hallo Ero,
und herzlich willkommen auf CAD.de 
Das hört sich für mich wie ein Feature deiner CAM-Software an, dass die Bilddateien (Raster) Vektorisieren kann und dann ausgibt. Die einfachste Variante davon ist eben eine Konturverfolgung, Kantenreduktion auf XY Pixel und übersetzen der Pixel in ganz viele kleine Linien. Das schreiben als DXF ist dann wohl gar nicht mehr so schwer.
Da deine CAM-Software direkt DXF Dateien lesen kann wäre es einen Versuch wert mit einem externen Tool deine Bilder zu verktorisieren und dann erst einzulesen. Die Freeware Version von WinTopo hat u.a. auch die Features Polylinien zu glätten und zu vereinfachen (Polyline Reduction/Smoothing), vielleicht versuchst du es damit mal. Wenn das auch nicht klappt kannst du dann immer noch die "teureren" Tools probieren, ist eben die Frage, ob es den Aufwand lohnt.
Ciao,
Stefan
PS: wir hatten früher für unser gutes, altes MEDUSA ein Tablett dabei, dass man auch zum digitalisieren gebrauchen konnte. Wenn du so etwas auch hast ist je nach Vorlage die manuelle Erfassung schneller und im Ergebnis besser als der ganze Vektorisierungskram 
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