Sequential non-rigid structure from motion using physical priors

© 20xx IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works.We propose a new approach to simultaneously recover camera pose and 3D shape of non-rigid and potentially extensible surfaces from a monocular image sequence. For this purpose, we make use of the Extended Kalman Filter based Simultaneous Localization And Mapping (EKF-SLAM) formulation, a Bayesian optimization framework traditionally used in mobile robotics for estimating camera pose and reconstructing rigid scenarios. In order to extend the problem to a deformable domain we represent the object's surface mechanics by means of Navier's equations, which are solved using a Finite Element Method (FEM). With these main ingredients, we can further model the material's stretching, allowing us to go a step further than most of current techniques, typically constrained to surfaces undergoing isometric deformations. We extensively validate our approach in both real and synthetic experiments, and demonstrate its advantages with respect to competing methods. More specifically, we show that besides simultaneously retrieving camera pose and non-rigid shape, our approach is adequate for both isometric and extensible surfaces, does not require neither batch processing all the frames nor tracking points over the whole sequence and runs at several frames per second.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Real-time 3D reconstruction of non-rigid shapes with a single moving camera

© . This manuscript version is made available under the CC-BY-NC-ND 4.0 license http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/This paper describes a real-time sequential method to simultaneously recover the camera motion and the 3D shape of deformable objects from a calibrated monocular video. For this purpose, we consider the Navier-Cauchy equations used in 3D linear elasticity and solved by finite elements, to model the time-varying shape per frame. These equations are embedded in an extended Kalman filter, resulting in sequential Bayesian estimation approach. We represent the shape, with unknown material properties, as a combination of elastic elements whose nodal points correspond to salient points in the image. The global rigidity of the shape is encoded by a stiffness matrix, computed after assembling each of these elements. With this piecewise model, we can linearly relate the 3D displacements with the 3D acting forces that cause the object deformation, assumed to be normally distributed. While standard finite-element-method techniques require imposing boundary conditions to solve the resulting linear system, in this work we eliminate this requirement by modeling the compliance matrix with a generalized pseudoinverse that enforces a pre-fixed rank. Our framework also ensures surface continuity without the need for a post-processing step to stitch all the piecewise reconstructions into a global smooth shape. We present experimental results using both synthetic and real videos for different scenarios ranging from isometric to elastic deformations. We also show the consistency of the estimation with respect to 3D ground truth data, include several experiments assessing robustness against artifacts and finally, provide an experimental validation of our performance in real time at frame rate for small mapsPeer ReviewedPostprint (author's final draft

Transformación de Podosphaera xanthii mediante Agrobacterium tumefaciens y su aplicación para el estudio de efectores

Los oídios son patógenos biotrofos obligados que requieren células vivas para completar su ciclo de vida. Esto se debe a que estos hongos patógenos desarrollan una estructura especializada en el interior de las células de la planta, denominada haustorio, estableciendo una íntima relación con su hospedador. El haustorio es el responsable de la toma de nutrientes y el intercambio de factores con la planta. Estos factores son los denominados efectores, pequeñas proteínas secretadas por el patógeno responsables de la inhibición o modificación de la defensa innata de la planta. El análisis de estos efectores ha focalizado un gran interés en los últimos años, haciéndose necesaria la puesta a punto de técnicas para la manipulación genética de estos patógenos. Hasta la fecha, se han desarrollado varios métodos para transformar hongos filamentosos, sin embargo, debido al estilo de vida de estos patógenos, estas estrategias de transformación o no son adecuadas o no han dado resultados satisfactorios. Recientemente, se han desarrollado metodologías para el estudio y análisis de efectores usando la planta como vector para la expresión de construcciones para el silenciamiento o la sobreexpresión de estas proteínas, sin embargo, la localización y el mecanismo de secreción de los efectores sigue siendo desconocido. En este trabajo hemos desarrollado un método para la transformación de Podosphaera xanthii, el principal agente causal del oídio de las cucurbitáceas, usando Agrobacterium tumefaciens como vector de transformación. Mediante este método, hemos obtenido transformantes estables para una variedad de construcciones: i) plásmidos expresando el gen egfp bajo el control de promotores constitutivos o inducibles de Aspergilus nidulans, ii) plásmidos expresando el casete de resistencia a higromicina B o un alelo de β-tubulina de P. xanthii que confiere resistencia a fungicidas MBC. Tras la transformación, las colonias de los transformantes fueron analizas mediante microscopía confocal, resultando ser estables tras sucesivas generaciones cuando se aplicaba el marcador de resistencia y presentando el mismo aspecto que las colonias no transformadas del parental. Además, los análisis moleculares mostraron la presencia del T-DNA en las colonias transformadas de P. xanthii. El objetivo de este trabajo es poner a punto un método para el estudio de los posibles efectores de P. xanthii. Por ello, se llevaron a cabo estudios de microscopía confocal con fusiones traduccionales de efectores candidatos de P. xanthii fusionados a GFP. Entre los efectores ensayados, destacó la presencia de una amplia familia de efectores localizados en la papila y en pequeñas vesículas del haustorio, así como un efector de localización en la membrana del hongo. Estos resultados demuestran la fiabilidad de este método para la transformación de P. xanthii y abre una nueva vía para el estudio de efectores candidatos directamente en el patógeno sin mediar la planta.Universidad de Málaga, Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech. Plan Nacional de I+D+i del Ministerio de Economía y Competitividad (AGL2013-41939-R), cofinanciado con fondos FEDER (UE)

Transcriptoma haustorial de Podosphaera xanthii. Retos en muestras de difícil aislamiento y ARN degradado

El cultivo de las cucurbitáceas en España se ve afectado, entre otros, por el biotrofo obligado Podosphaera xanthii, principal agente causal del oídio de las cucurbitáceas. Este hongo, que requiere células vegetales vivas para completar su ciclo de vida asexual, desarrolla unas estructuras especializadas de parasitismo denominadas haustorios. Los haustorios se desarrollan dentro de las células epidérmicas y son responsables de la relación directa entre el patógeno y el huésped a través de la absorción de los nutrientes de la planta y la liberación de efectores. La realización de un transcriptoma haustorial y la definición de su secretoma nos ayudará a conocer mejor los mecanismos de patogénesis de P. xanthii. Esto nos ha llevado a desarrollar un método eficaz de aislamiento de haustorios y un protocolo de creación de librerías de cDNA para muestras de ARN degradado, así como un análisis bioinformático adaptado para ensamblar de novo un transcriptoma con estas características. Mediante citometría de flujo hemos conseguido aislar haustorios de P. xanthii sin apenas contaminantes. Además, a partir de RNA haustorial de baja calidad, hemos construido librerías de cDNA mediante la combinación de una amplificación por oligo dT y cebadores al azar, seguida de una eliminación parcial de las secuencias ribosomales. La secuenciación del transcriptoma se llevó a cabo mediante la plataforma NextSeq550 (Illumina), obteniéndose un alto número de lecturas. En estos momentos estamos realizando el ensamblaje de transcritos y la anotación de los mismos mediante un abordaje bioinformático que combina softwares de distinto tipo. Esperamos poder identificar un elevado número de efectores candidatos que nos permita la identificación de genes clave para la patogénesis de P. xanthii mediante estudios de genómica funcional. Este trabajo ha sido financiado por ayudas del Plan Nacional de I+D+I del Ministerio de Economía y Competitividad (AGL2013-41939-R), cofinanciado con fondos FEDER (UE).Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

CHBE1, una nueva ficha en el juego del escondite de la quitina en la interacción planta-hongo

Uno de los mayores desafíos de los patógenos durante la colonización del huésped es evitar el reconocimiento de los denominados “patrones moleculares asociados a patógenos” (PAMP) por parte de la planta, evitando activar la respuesta de defensa. Para ello, los patógenos han desarrollado una amplia gama de efectores relacionados con su ocultación a la planta. En este trabajo hemos identificado un nuevo efector de Podosphaera xanthii, agente causal del oídio de las cucurbitáceas, con un claro papel en la patogénesis. Este efector es una versión truncada de quitina deacetilasa (CDA) obtenida por splicing alternativo, dando lugar a una proteína que carece del dominio de actividad quitina deacetilasa pero conserva el dominio de unión a quitina. Esta proteína, denominada CHBE1 (chitin-binding effector 1), se une a quitina libre evitando así la activación de la inmunidad disparada por quitina en planta. Las fusiones traduccionales CHBE1-CFP y PxCDA1-GFP nos han permitido observar diferencias en la distribución, localizándose CHBE1-CFP en los puntos de penetración del huésped, lugar donde se acumula quitina, mientras que PxCDA1-GFP se localiza en la pared celular del hongo. Además, el análisis mediante HPLC y ESI-MS de los productos de la unión de CHBE1 a oligómeros de quitina ha demostrado que CHBE1 tiene preferencia por oligómeros ≥ 5 unidades, aquellos que disparan la respuesta de defensa en planta. Además, el análisis de la estructura génica de genes CDA presentes en bases de datos, sugiere que CHBE1 puede ser una proteína ampliamente distribuida en hongos fitopatógenos.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech. Este trabajo ha sido financiado por ayudas del Plan Nacional de I+D+I del Ministerio de Economía y Competitividad (AGL2016-76216-C2-1-R), cofinanciado con fondos FEDER (UE). Los autores también agradecen ayudas de la Universidad de Málaga, Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech, para la asistencia a este congreso

Evaluation of European Deposit Insurance Scheme Funding Based on Risk Analysis

We carry out a quantitative analysis of the financing measures proposed for the European Deposit Insurance Scheme (EDIS) regarding the target level of the fund and the contribution scheme of member entities. We estimate the loss distribution of the EDIS considering different sources of systemic risk associated with the correlations between bank assets inside and outside the eurozone countries, and we analyse the sensitivity of the results to bank portfolio risk. We determine the variations in the cost of insurance due to the relative risk profile of banks in the Banking Union and the loss-absorbing capacity of the contribution made by countries with the methodologies proposed by the European Banking Authority (2015). Our findings show how the interconnection between banks of different countries has an important influence on accumulated losses in the tail of the distribution, although the correlation within a country exerts a stronger effect. Both aspects must be considered in the calibration of the target level of the fund to avoid underestimating financing needs. Likewise, deterioration in the quality of bank portfolios produces a significant reduction in the fund's loss-absorbing capacity, which calls into question its soundness in times of economic recession. Finally, we assess the impact of the new contribution scheme on moral hazard and the possibility of cross-border subsidies between the countries of the Banking Union.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tec

Evaluation of european deposit insurance scheme funding based on risk analysis

We carry out a quantitative analysis of the financing measures proposed for the European Deposit Insurance Scheme (EDIS) regarding the target level of the fund and the contribution scheme of member entities. We estimate the loss distribution of the EDIS considering different sources of systemic risk associated with the correlations between bank assets and we analyse the sensitivity of the results to bank portfolio risk. Our findings show how the interconnection between banks of different countries has an important influence on accumulated losses in the tail of the distribution. Likewise deterioration in the quality of bank portfolios produces a significant reduction in the fund's loss-absorbing capacity, which calls into question its soundness in times of economic recession. Finally, the contribution scheme provides more equitable risk measures and may be an appropriate incentive to reduce moral hazard in the Banking Union.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Identificación de una familia de quitinasas de Podosphaera xanthii implicadas en las manipulación de la inmunidad disparada por quitina

Los oídios son patógenos biotrofos obligados que requieren células vivas para completar su ciclo de vida, por lo que deben eludir o inhibir las respuestas de defensa de la planta mediante la secreción de efectores. El haustorio, estructura del hongo especializada en la toma de nutrientes, es también la vía de intercambio de factores con las células huésped. Hasta la fecha, son muy numerosos los efectores identificados en diversos hongos fitopatógenos, sin embargo, es poco lo conocido acerca de los efectores de oídios. En este trabajo hemos desarrollado un método para el análisis de efectores candidatos de Podosphaera xanthii (ECP), agente causal del oídio de las cucurbitáceas, mediante el silenciamiento génico inducido por el hospedador (HIGS) en cotiledones de melón, utilizando para ello Agrobacterium tumefaciens. El silenciamiento de efectores candidatos provocó diferente respuesta de defensa en planta, observándose diferencias en la acumulación de H2O2, lo que sugiere la diferente implicación de estos efectores en la infección. Además, la activación de la respuesta en planta se tradujo en un efecto negativo sobre el desarrollo del hongo. En paralelo, se realizó el modelado y el análisis informático de los efectores. En especial destacan los efectores ECHA, cuyo modelo muestra homología con quitinasas. Los análisis in vitro validaron la actividad predicha de estos efectores. Además, el doble silenciamiento de efectores ECHA y el receptor de quitina de melón CERK1, muestra que estos efectores modulan la inmunidad disparada por el reconocimiento de quitina. Mediante la fusión traduccional ECP5191-GFP (efector ECHA), se han localizado estos efectores en los puntos de penetración, lugar donde se acumula gran cantidad de quitina. Tras los resultados obtenidos, podemos concluir los efectores ECHA constituyen una familia de quitinasas con papel en la patogénesis. Además, los resultados confirman que esta metodología es útil para la identificación de efectores de P. xanthii. Este trabajo ha sido financiado por ayudas del Plan Nacional de I+D+I del Ministerio de Economía y Competitividad (AGL2013-41939-R), cofinanciado con fondos FEDER (UE).Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Análisis funcional de efectores candidatos de Podosphaera xanthii: la vía para descubrir nuevas dianas para fungicidas en oídios

Los oídios son patógenos biotrofos obligados que requieren las células vivas de su hospedador para completar su ciclo de vida asexual. Estos patógenos desarrollan una estructura especializada responsable de la absorción de nutrientes y del intercambio de factores con la planta denominada 'haustorio'. Estos factores son los denominados efectores, pequeñas proteínas secretadas responsables de inhibir y modificar la respuesta de defensa de la planta. Algunos de estos efectores desempeñan papeles importantes en el desarrollo del hongo, incluso algunos son esenciales para la infección. Recientemente hemos secuenciado y anotado el transcriptoma epifítico de Podosphaera xanthii, principal agente causal del oídio de las cucurbitáceas en el sur de España, y hemos identificado 119 efectores candidatos (ECP). El objetivo de este trabajo es identificar los verdaderos efectores de P. xanthii que tienen un papel importante en la interacción planta-hongo patógeno y diseñar nuevos fungicidas para inhibir su funcionalidad. Materiales y métodos: A partir del transcriptoma epifítico, se analizaron tres efectores candidatos mediante silenciamiento génico inducido por el hospedador (HIGS) y la sobreexpresión de dichos efectores en cotiledones de melón, utilizando para ello el método de agroinfiltración. Posteriormente, se examinó la inducción de la respuesta de defensa en planta mediante la detección histoquímica de especies reactivas de oxígeno y la acumulación de depósitos de calosa, así como los cambios en el desarrollo del hongo.El silenciamiento de los tres efectores analizados provocó una respuesta de defensa de la planta, observándose diferencias en la acumulación de peróxido de hidrógeno (H2O2) y calosa, lo que sugiere la diferente implicación de estos efectores en la infección. En concreto, el efector ECP2707 parece interferir específicamente con la formación de la papila, primera barrera de defensa de la planta, impidiendo o ralentizando la penetración en la célula vegetal. El silenciamiento del efector ECP5191 dio lugar al aumento del número de células que acumulaban H2O2 y calosa, así como una disminución en el número de puntos de penetración del hongo, observándose todo lo contrario cuando se sobreexpresa dicho efector. El silenciamiento del efector ECP6385 se tradujo en la completa inhibición de la infección, mostrándose una respuesta similar a la producida en las plantas resistentes: una fuerte acumulación de H2O2 y calosa en los puntos de penetración. Además, la fusión traduccional ECP5191-GFP ha permitido localizar este efector de P. xanthii en los puntos de penetración y vesículas del haustorio del hongo. Tras los resultados obtenidos, podemos concluir que esta metodología puede ser útil para la identificación de efectores de P. xanthii con un papel en la patogénesis. Además, en el caso de ECP6385, los resultados sugieren que sería una buena diana para el desarrollo de nuevos fungicidas.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech. Este trabajo ha sido financiado por ayudas del Plan Nacional de I+D+I del anterior Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) (AGL2013-41939-R), cofinanciado con fondos FEDER (UE

Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation of Podosphaera fusca

Comunicación presentada en formato panel en la sesión "Microbial pathogenesis"The powdery mildews are obligate biotrophic pathogens that depend on living plant cells to complete its life cycle. These pathogens develop a specialized structure called haustorium that serves for nutrient uptake and exchange of factors with the plant. Thus, great interest has been focused on understanding how they are assembled and how they mediate fungus-plant communication. A bottleneck in these studies is the difficulty to manipulate genetically this group of fungi, and indeed transformation of powdery mildew fungi remains elusive to researchers. In this work, we show the genetic manipulation of the cucurbit powdery mildew pathogen Podosphaera fusca using Agrobacterium-mediated transformation. Using this method, we obtained stable transformants for a variety of constructs: i) a plasmid expressing the egfp gene under the control of a constitutive promoter from Aspergilus nidulans, ii) plasmids expressing the hygromycin resistance cassette or a β-tubulin allele that confers resistance to carbendazim, a MBC fungicide. Moreover, we performed fluorescence microscopy studies with a translational fusion of CSEP5191, a candidate effector of P. fusca, fused to GFP, and found how this candidate effector is localized into large vesicles of the haustorium. These results support the feasibility of this transformation method to manipulate genetically P. fusca and open the possibility to be used with other powdery mildews.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech. Plan Nacional Plan I+D+I del antiguo MInisterio de Ciencia e Innovación (AGL2010-21848-CO2-01), cofinanciado con fondos FEDER funds (UE)