Eu encontrei um método rápido!
Você tinha quase todo o fluxo de trabalho, e a parte "recortada" que você tinha, é o que eu estava perdendo ao tentar primeiro.
Começando com esta imagem, porque não consegui encontrar a que você está usando:

A parte mais longa para mim foi mascarar o fundo. Também pode ser necessário adicionar uma Black & Whitecamada de ajuste após a etapa 2 se você estiver usando uma imagem colorida, mas desejar monotonia. Aqui está o fluxo de trabalho que usei, embora possa haver algumas etapas 'desnecessárias':
Cole a imagem no Photoshop.
Clique com o botão direito do mouse na camada no painel Camadas e escolha Duplicate Image....
Vá para Image→ Adjustments→ Posterize...e ajuste a primeira camada para 4 níveis e a segunda camada (duplicada) para 2 níveis.


Vá para Filter→ Filter Gallery...e selecione o Cutoutfiltro. Defina o Number of Levelspara 4
, o Edge Simplicitypara 4
e o Edge Fidelitypara 2
. Use-o uma vez em cada camada com as mesmas configurações.

Defina a Opacidade da segunda camada (duplicada) para 62%
.
Adicione uma Brightness/Contrast...camada de ajuste e aumente o brilho, deixe o contraste em 0
.
Mascarar o plano de fundo, se quiser, prefiro um plano de fundo limpo para esse efeito, e foi isso que fiz.
Save for Web...
Arraste e solte o novo arquivo em uma prancheta ou use a função abrir no Illustrator.
Use Image Trace / Live Trace→ High Fidelity Photo.
Isenção de responsabilidade: não posso falar pelos resultados em nada abaixo do Adobe CC, mas ingenuamente presumo que você deva obter um resultado muito semelhante no Adobe CS5 e CS6.
Savee sorria como Ray Charles. :)


Também experimentado e testado em uma famosa imagem de Steve Jobs. Exigia três camadas e diferentes níveis de opacidade, e achei melhor executar a imagem no PS e aumentar o contraste após o Live Tracing, o restante do fluxo de trabalho era quase idêntico.