Master's Thesis

Monitoring of Movement and Cardiac Activity in Yoga

Final Thesis 2.19 MB Appendix 509.85 kB

Author of thesis: Bc. Aleksandra Kashkina

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Oto Janoušek, Ph.D.

Reviewer: Ing. Vratislav Čmiel, Ph.D., MBA

Abstract:

This thesis focuses on monitoring movement and cardiac activity during a standardized yoga sequence using the Polar H10 chest strap. The aim of the thesis was to design and validate a procedure for detecting transitions between yoga postures based on accelerometer data and subsequently to analyse the cardiovascular response of the body in individual exercise segments.
The theoretical part describes the principles of acquisition and processing of accelerometric and cardiovascular data, particularly the ECG signal, RR intervals, heart rate, and heart rate variability. The practical part included the design of a yoga sequence, experimental data collection from 20 volunteers, and processing of signals obtained from the Polar H10 sensor. Two methods based on local variance and jerk of the accelerometer signal were compared for detecting transitions between postures. Detection accuracy was evaluated by comparison with manual annotations.
The results showed that both methods were able to detect transitions between yoga postures in close temporal proximity to the manual markers. The jerk-based method achieved a slightly lower overall mean absolute error; however, the difference between the methods was not statistically significant. Therefore, the local variance method was selected for the subsequent segmentation of cardiovascular data, as it provided a more stable detection pattern. Cardiovascular analysis was performed primarily using corrected RR intervals. Changes in heart rate, RMSSD, and recovery parameters after exercise were evaluated. Heart rate differed significantly between individual postures, with higher values observed mainly in postures with greater isometric and stabilization demands.
The proposed approach enabled the integration of accelerometer-based movement transition detection with segmented analysis of cardiac response. The results confirm the applicability of the Polar H10 sensor for orientational monitoring of yoga activities and for assessing differences between relaxation-oriented and more physically demanding parts of exercise. At the same time, the thesis highlights the need for RR interval quality control and cautious interpretation of HRV parameters in short movement segments.

Keywords:

Yoga, Polar H10, accelerometer data, cardiovascular data, heart rate, RR intervals, heart rate variability, transition detection.

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Studentka prezentovala výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Prof. Penhaker se doptal na využitý dataset. Dále se na datset doptával i Ing. Plešinger. Prof. Penhaker se dále doptával možnost ovlyvnění vysledků stresem subjektů z měření. Ing. Němcová se doptala no ovlyvnění měřené tepové frekvence klidovou frekvenci probanda. Ing. Kratochvíl se doptal na nulovou hypotézu použitého statistického testu. Studentka obhájila diplomovou práci a odpověděla na otázky členů komise a oponenta.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Bioengineering (MPC-BIO)

Composition of Committee

prof. Ing. Marek Penhaker, Ph.D. (předseda)
Ing. Andrea Němcová, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Filip Plešinger, Ph.D. (člen)
Ing. Oto Janoušek, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Kratochvíla, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Oto Janoušek, Ph.D.

Studentka se v práci zabývá využitím akcelerometrických signálů k automatické segmentaci jógových cvičení a následnou analýzou srdeční činnosti v těchto úsecích. Teoretická část práce je smysluplně koncipovaná a popsaná metodika včetně sestavení jógové sekvence tvoří výborný základ pro praktickou část práce. V praktická části studentka naměřila dataset a srovnala dvě metody pro detekci cvičebních úseků z akcelerometrických dat a se správnou interpretací vybrala tu spolehlivější. Následně v každém cvičebním úseku vyhodnotila tepovou frekvenci a její variabilitu a výsledky statisticky vyhodnotila a v diskuzi správně interpretovala. Práce je čtivá, formální a prezentační úroveň práce je vysoká, práce s literaturou je adekvátní a výsledky mají aplikační potenciál. Studentka na své práci pracovala systematicky a samostatně. Zadání je zcela splněno. Points proposed by supervisor: 98

Grade proposed by supervisor: A

Práce svým rozsahem odpovídá požadavkům kladeným na diplomovou práci. Je zpracována systematicky, přehledně a jednotlivé části na sebe logicky navazují. Rešeršní i metodická část jsou velmi dobře zpracovány a opírají se o rozsáhlý soubor odborné literatury.

Po obsahové stránce práce obsahuje pouze dílčí nedostatky. Jako příklad lze uvést Obrázek 2, u něhož chybí číslování jednotlivých pozic. Dále mám připomínku ke kapitole 6 „Zpracování a analýza dat“, která popisuje postupy zpracování dat. V této souvislosti bych očekával, že některé teoretické prvky uvedené v této kapitole budou představeny již v předchozích částech práce, zejména v rámci teoretického základu.

Praktická část je rovněž zpracována kvalitně. Výsledky jsou prezentovány přehledně, jsou průběžně komentovány a vhodně doplněny přílohami práce. Celkově je diplomová práce na velmi dobré úrovni a hodnotím ji 90 body. Points proposed by reviewer: 90

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová