Bachelor's Thesis

Video-Based Analysis of Lower Limb Motion

Final Thesis 2.34 MB Appendix 11.76 kB

Author of thesis: Ivana Slivčáková

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Barbora Thomková, Ph.D.

Reviewer: Ing. Martin Formánek, Ph.D.

Abstract:

Walking and running represent a natural form of physical activity; however, their regular performance carries an increased risk of lower limb injuries. This bachelor's thesis deals with kinematic and kinetic 2D video analysis of lower limb motion with a focus on changes induced by muscle fatigue. The aim of the thesis was to design and implement a measurement system
combining video recording with a pressure insole sensor and to develop a software interface for
joint angle evaluation. For the purposes of the analysis, an algorithm was developed in the MATLAB environment for marker tracking, joint angle calculation, and time synchronisation of video data with pressure insole data. The functionality of the proposed system was verified
through experimental measurements in rested and fatigued states and the results were compared with findings from scientific literature. The proposed interface represents an accessible alternative to commercial systems and, as such, has potential applications in sports diagnostics, training process optimisation, and injury prevention.

Keywords:

Kinematic motion analysis, gait and running biomechanics, muscle fatigue, 2D video analysis, marker tracking, baropodometry, MATLAB

Date of defence

12.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Při obhajobě studentka nejprve prezentovala svoji bakalářskou práci, následně byly přečteny posudky a studentka odpovídala na dotazy oponenta. Poté byly členy komise položeny následující otázky: Spatřujete nějaký prostor pro zlepšení v senzorické části? Doporučení na předřazení HW filtru v senzorické části a nepřesnost ADC v modulu ESP32. Jak je zjišťována celistvost paketů v komunikaci a jak je řešena ztráta paketů? Jak byla zohledněna různá velikost testovaných bot? Nedochází při měření k saturaci ADC? Lze z měřených dat rozpoznat například výšku klenby a použít tak vytvořené zařízení jako diagnostický nástroj? Na závěr byla obhajoba hodnocena jako velmi dobrá.

Language of thesis

Slovak

Faculty

Department

Study programme

Mechatronics (B-MET-P)

Composition of Committee

Pplk. Ing. Radek Doskočil, Ph.D. (předseda)
Ing. Martin Appel, Ph.D. (místopředseda)
Ing. David Vlachý (člen)
doc. Ing. Radek Vlach, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Pokorný, Ph.D. (člen)
Ing. Lubomír Houfek, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Bastl, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Pavel Vorel, Ph.D. (člen)
Ing. Stanislav Frolík, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Barbora Thomková, Ph.D.

Predkladaná bakalárska práca sa zaoberá videoanalýzou pohybu dolnej končatiny. V úvodnej časti práce autorka spracovala rešerš literatúry zameranú na dolnú končatinu a metódy videoanalýzy jej pohybu. V praktickej časti práce realizovala experimentálne merania v laboratóriách FEKT, pričom merania boli z jej strany veľmi dobre organizačne zabezpečené. Autorka pracovala počas riešenia bakalárskej práce samostatne, zodpovedne a aktívne pristupovala k riešeniu jednotlivých úloh. Oceňujem najmä to, že nad rámec zadania samostatne navrhla a vytvorila vložku do topánky určenú na meranie tlaku počas pohybu. Experimentálna časť práce je prehľadne spracovaná a výsledky sú vhodne analyzované a interpretované.

Z formálneho hľadiska sa v práci vyskytuje drobný nedostatok, a to umiestňovanie citácií za celé odseky namiesto priebežného citovania jednotlivých tvrdení, čo bolo zrejme spôsobené tým, že textová časť práce bola dopracovávaná v miernej časovej tiesni. Uvedený nedostatok však neznižuje celkovú kvalitu práce.

Prácu odporúčam k obhajobe a navrhujem známku A.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Martin Formánek, Ph.D.

Bakalárska práca Ivany Slivčákovej je na vynikajúcej odbornej úrovni a splnila požiadavky zadania v nadštandardnom rozsahu. Autorka vytvorila algoritmy pre 2D videoanalýzu v prostredí MATLAB, úspešne navrhla a vyrobila vlastnú bezdrôtovú senzorickú vložku. Celkové prepojenie hardvéru, softvéru a realizácia experimentu svedčí o výborných inžinierskych schopnostiach študentky.

Napriek vysokej odbornosti sa v práci nachádza niekoľko formálnych a technických nedostatkov. Zaujímavosťou je, že hoci autorka v úvode uvádza využitie nástroja Gemini na štylistickú a gramatickú korektúru, v texte zostalo pomerne veľké množstvo rušivých preklepov (napr. „scopný“, „šecifických“, „pomocu“, „subjetky“, „dolej končatiny“, apod.). Práci by taktiež pomohlo zjednotenie jazyka u formálnych náležitostiach práce, obr. 27 je ťažko čitateľný.

Celkovo však ide o mimoriadne komplexnú a poctivo vypracovanú prácu, ktorá demonštruje schopnosť autorky kriticky myslieť a riešiť technické problémy. Spomenuté formálne nedostatky nijako zásadne neznižujú vysokú technickú hodnotu riešenia. Prácu po zodpovedaní otázok jednoznačne odporúčam k obhajobe a navrhujem klasifikáciu A (výborne).
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. V čom spočívajú „technické dôvody“, na ktoré sa v kap. 4 niekoľkokrát odvolávate?
  2. V kapitole 1.1.2 uvádzate: „Uhol predkolenia (shank angle): Uhol medzi predkolením a horizontálnou líniou prechádzajúcou kolenným kĺbom.“ Podľa následného vygenerovaného obrázka však ide o iný uhol. O aký uhol sa teda jedná?“
  3. V čom spočíva „optimalizácia frekvencie zberu dát zo senzorov“ (kap. 2.2.2)?
  4. Aký model bol použitý v Kalmanovom filtri? Podľa čoho ste volili kovariančné matice a čo tieto matice vyjadrujú?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová