Faits: A. A.a W._, né en 1967, a été engagé comme danseur professionnel par la « Fondation X._ ». A ce titre il était assuré contre le risque d'accidents auprès de l'assureur Y._ (ci-après: l'assureur Y._). Le 6 mai 1999, le prénommé s'est blessé aux genoux tandis qu'il se trouvait en flexion profonde des deux genoux et portait sa partenaire de danse à bout de bras au-dessus de la tête. Il a subi une rupture partielle des deux tendons rotuliens. Par décision du 10 octobre 2003, l'assureur Y._ a refusé d'allouer des prestations, au motif que la lésion ne résultait ni d'un accident, ni d'un événement assimilé à un accident faute d'un facteur soudain et extérieur. Saisie d'une opposition, elle a confirmé sa prise de position dans une nouvelle décision du 24 février 2004. Par jugement du 8 décembre 2005, le Tribunal des assurances du canton de Vaud a rejeté le recours formé contre la décision sur opposition par l'assuré. Saisi d'un recours, le Tribunal fédéral l'a admis en considérant que la responsabilité de l'assurance-accidents était engagée pour les suites des lésions que l'assuré avait subies à ses deux genoux, tant que le status quo sine n'était pas atteint. En conséquence, il a annulé le jugement cantonal ainsi que les deux décisions de l'assureur Y._ et renvoyé la cause à Helsana Assurances SA (ci-après: Helsana), qui avait succédé au premier assureur-accidents, pour qu'elle détermine les prestations dues à W._ pour les suites de l'événement du 6 mai 1999 (arrêt U 153/06 du 16 août 2006). Dans l'intervalle, le prénommé a entrepris des études de chorégraphie dans une université aux Etats-Unis qu'il a achevées par l'obtention d'un diplôme au cours de l'année 2002. Par la suite, il a exercé en tant que chorégraphe. Il a déclaré n'avoir perçu aucun revenu en 2002 (et avoir vécu grâce à un héritage). Au cours de l'année 2006, W._ a quitté le continent américain pour prendre un emploi en Allemagne dès le 31 août 2006. A cette date, il a été engagé comme directeur artistique de danse, en contre-partie d'un salaire mensuel de 3'200 euros. A.b A la suite de l'arrêt du 16 août 2006, Helsana a versé des indemnités journalières rétroactivement jusqu'au 30 avril 2002, soit 81'910 fr. Appelée à se prononcer sur le droit de l'assuré à des prestations postérieures à cette date, Helsana a, par décision du 18 mars 2008, refusé le droit à une rente. Elle a considéré que le salaire réalisable dans une activité adaptée fixé sur la base de l'Enquête suisse sur la structure des salaires à 54'157 fr. (après abattement de 5 % sur le montant de 57'008 fr. résultant des données statistiques, pour tenir compte des limitations fonctionnelles) était supérieur au revenu sans invalidité (48'158 fr.). Par acte du 28 avril 2008, complété le 19 août suivant, l'assuré a conclu à l'octroi d'une rente d'invalidité pour la période de mai 2002 à fin 2006. Se référant à une lettre du 5 mai 2008 de l'administrateur de la « Fondation X._ », il a fait valoir que le revenu sans invalidité aurait dû être fixé à 70'000 fr. Selon l'assuré, il y avait lieu de comparer ce montant avec le salaire moyen effectivement perçu dans la profession de chorégraphe de 2002 à août 2006, soit 13' 303 fr. La comparaison des deux revenus conduisait à un degré d'invalidité de 81 %. Par décision sur opposition du 19 février 2009, Helsana a confirmé son point de vue et rejeté l'opposition formée par l'assuré. B. Saisie d'un recours contre la décision sur opposition d'Helsana, la Cour des assurances sociales du Tribunal cantonal vaudois l'a rejeté par jugement du 28 juin 2010. C. W._ interjette un recours en matière de droit public contre ce jugement dont il demande l'annulation en concluant, sous suite de frais et dépens, à titre principal, à la réforme du jugement entrepris en ce sens qu'il a droit à une rente d'invalidité pour la période du 1er mai 2002 au 1er septembre 2006 et, à titre subsidiaire, au renvoi de la cause à l'autorité cantonale pour qu'elle complète l'instruction sur le plan médical. Helsana conclut au rejet du recours, tandis que l'Office fédéral de la santé publique a renoncé à se déterminer.