Faits : A. A._ travaillait en qualité de comptable et acheteur au sein de la société B._ à C._. A ce titre, il était assuré obligatoirement contre les accidents professionnels et non professionnels auprès de la Vaudoise Générale Compagnie d'Assurance SA (ci-après: la Vaudoise). Par déclaration d'accident du 12 mars 2007, l'employeur a annoncé à la Vaudoise que le 3 mars précédent, A._ avait tapé son ski gauche dans une "gonfle", suivi d'un vol plané sur le dos et qu'il avait atterri sur la tête. Dans un rapport médical du 27 avril 2007, la doctoresse D._, spécialiste FMH en rhumatologie et médecine interne a posé le diagnostic de cervicalgies aiguës post-traumatiques. Elle a en outre attesté une incapacité de travail de 100 %. La Vaudoise a pris en charge le cas. Par décision du 8 novembre 2007, confirmée sur opposition le 19 février 2008, la Vaudoise a mis un terme à ses prestations au 31 octobre 2007. A la suite d'un rapport médical du Centre E._ consécutif à une IRM fonctionnelle de la jonction cranio-cervicale effectuée le 20 mars 2008, la Vaudoise a informé l'assuré qu'elle annulait sa décision du 8 novembre 2007 (recte: 19 février 2008) pour reprendre des investigations complémentaires. Le 9 septembre 2008, la Vaudoise a mandaté la Clinique F._ pour procéder à un examen pluridisciplinaire de l'assuré. Les experts G._ (psychiatrie et psychothérapie), H._ (chirurgie orthopédique), I._ (neurologie) et J._ (otoneurologie) ont rendu leur rapport le 13 janvier 2009. Par décision du 20 janvier 2009, confirmée sur opposition le 23 avril 2009, la Vaudoise a mis fin à ses prestations le 31 janvier 2009. B. A._ a recouru contre cette dernière décision devant la Cour des assurances sociales du Tribunal cantonal du canton de Vaud en concluant à l'octroi d'indemnités journalières au-delà du 31 janvier 2009. Par arrêt du 9 décembre 2014, le Tribunal cantonal a rejeté le recours et confirmé la décision sur opposition du 23 avril 2009. C. A._ interjette un recours en matière de droit public contre ce jugement dont il demande l'annulation, en concluant au renvoi de la cause à l'intimée pour nouvelle décision. Il sollicite en outre le bénéfice de l'assistance judiciaire. La Vaudoise conclut au rejet du recours, tandis que l'Office fédéral de la santé publique a renoncé à se déterminer.