A maneira mais fácil que encontrei de combinar imagens em um filme é usar o ffmpeg. Aqui está uma página sobre como fazer isso: link
Há um projeto pyffmpeg, não sei se ele suporta esse tipo de quadro juntos, mas aqui está o URL: link
É possível criar um arquivo de vídeo (reproduzível em VLC) a partir de uma coleção de arquivos pgm. Eu gostaria de fazer isso em Python.