ffmpeg es un programa de gran (código abierto) para la construcción de todo tipo de vídeo, y la conversión de un tipo de vídeo (una secuencia de imágenes en este caso) en otros tipos de vídeo.
Por lo general, se utiliza desde la línea de comandos, pero eso es realmente solo una envoltura alrededor de sus bibliotecas internas. Está expresamente disponible para ser used from within another program.
También hay python bindings que envuelven la c API, aunque este proyecto en particular no parece estar recibiendo el mejor soporte (probablemente haya otros proyectos haciendo lo mismo).
También hay this link donde alguien ha usado ffmpeg para hacer algo similar a lo que está buscando.