Faits:
A. Le 9 novembre 2009, B._, membre de la gendarmerie vaudoise, a déposé plainte pénale contre A._. La veille, la police avait été appelée à intervenir à l'encontre de l'intéressé, qui paraissait perturbé; il avait été conduit chez un médecin qui avait décidé de le placer à l'Hôpital psychiatrique de Prangins. Arrivé à l'hôpital, B._ avait attendu dans le véhicule avec l'intéressé, menotté dans le dos. Celui-ci l'avait insulté, lui avait craché au visage et lui avait asséné un coup de tête dans les dents. Une enquête a été ouverte par le Juge d'instruction de l'arrondissement de La Côte, qui a notamment entendu A._ le 21 avril 2010.
B. Le 28 juillet 2010, A._ a déposé plainte pénale pour abus d'autorité, affirmant que le policier l'avait frappé au visage alors qu'il se trouvait menotté dans la voiture.
Par ordonnance du 7 mars 2012 - après l'admission d'un recours pour déni de justice -, le Ministère public a classé la plainte de A._. Celui-ci avait eu connaissance du nom de l'agent impliqué lors de son audition du 21 avril 2010; la plainte était dès lors tardive. Le prévenu s'était borné à se défendre, alors que le plaignant était agité et avait dû être maîtrisé de force.
Par arrêt du 11 avril 2012, la Chambre des recours pénale du Tribunal cantonal vaudois a confirmé cette ordonnance. Le prévenu n'avait pas abusé de son pouvoir en se défendant face à l'agression du plaignant. Les lésions corporelles simples ou les voies de fait ne se poursuivaient que sur plainte; en l'occurrence, A._ avait été entendu comme prévenu à raison des mêmes évènements, le 21 avril 2010, et avait pu identifier l'agent impliqué; la plainte était dès lors tardive.
C. A._ forme un recours en matière pénale avec une demande d'assistance judiciaire. Il conclut à l'annulation de l'arrêt cantonal et au renvoi de la cause à la cour cantonale ou au Ministère public afin qu'il engage l'accusation pour abus d'autorité, lésions corporelles simples ou voies de fait.
La Chambre des recours pénale se réfère à son arrêt. Le Ministère public conclut au rejet du recours. Le recourant a renoncé à de nouvelles observations.

Considérant en droit:
1. L'arrêt attaqué a été rendu dans le cadre d'une procédure pénale, de sorte que le recours en matière pénale au sens de l'<ref-law> est ouvert.
1.1 S'agissant de la confirmation d'une décision de classement, l'arrêt attaqué a un caractère final (<ref-law>) et émane de l'autorité cantonale de dernière instance (<ref-law>). Le recourant a agi en temps utile (<ref-law>).
1.2 Selon l'art. 81 al. 1 let. a et b ch. 5 LTF, la partie plaignante qui a participé à la procédure de dernière instance cantonale est habilitée à recourir au Tribunal fédéral si la décision attaquée peut avoir des effets sur le jugement de ses prétentions civiles. Constituent de telles prétentions celles qui sont fondées sur le droit civil, telles les prétentions en réparation du dommage et du tort moral au sens des <ref-law>.
1.2.1 Le recourant admet que, s'agissant d'actes commis par un agent de l'Etat, il ne dispose pas de prétentions civiles au sens de l'art. 81 al. 1 let. b ch. 5 LTF. Il estime toutefois qu'en application des art. 3 CEDH et 31 CP, il devrait se voir reconnaître un droit de recours, dès lors qu'il se prévaut du droit à une enquête effective et approfondie, qu'il a reçu un coup de poing au visage ayant causé des lésions et qu'il a la qualité de victime LAVI.
1.2.2 La jurisprudence reconnaît aux personnes qui se prétendent victimes de traitements prohibés, d'une part, le droit de porter plainte et, d'autre part, un droit propre à une enquête prompte et impartiale devant aboutir, s'il y a lieu, à la condamnation pénale des responsables. La victime de tels traitements peut également bénéficier d'un droit de recours, en vertu des mêmes dispositions (<ref-ruling> consid. 3.1 p. 88).
1.2.3 En l'occurrence, on peut se demander si un simple coup de poing, asséné en réaction immédiate à une agression, peut être assimilé à un traitement inhumain ou dégradant au sens de l'art. 3 CEDH. Par ailleurs, le recourant ne saurait fonder son droit de recours sur sa seule qualité de victime LAVI, l'art. 81 al. 1 let. b ch. 5 LTF ne faisant pas référence à cette notion (THOMMEN, Basler Kommentar BGG, Bâle 2011, n° 31 ad art. 81). Quant aux griefs fondés sur l'<ref-law> (délai de plainte), ils ne relèvent pas du droit de porter plainte proprement dit, au sens de l'art. 81 al. 1 let. b ch. 6 LTF.
Ces questions peuvent toutefois demeurer indécises car, supposé recevable, le recours devrait être rejeté sur le fond.
2. Le recourant conteste la décision de classement, s'agissant de l'infraction d'abus d'autorité. Il estime que la réaction du policier était totalement disproportionnée dès lors que le recourant était menotté dans le dos. Le policier pouvait se contenter de repousser l'intéressé des deux mains et de sortir du véhicule.
2.1 Le principe "in dubio pro duriore" découle du principe de la légalité (art. 5 al. 1 Cst. et 2 al. 2 CPP en relation avec les art. 319 al. 1 et 324 CPP; <ref-ruling> consid. 4.2 p. 91). Il signifie qu'en principe, un classement ou une non-entrée en matière ne peuvent être prononcés par le ministère public que lorsqu'il apparaît clairement que les faits ne sont pas punissables ou que les conditions à la poursuite pénale ne sont pas remplies. Le ministère public et l'autorité de recours disposent, dans ce cadre, d'un pouvoir d'appréciation que le Tribunal fédéral revoit avec retenue. La procédure doit se poursuivre lorsqu'une condamnation apparaît plus vraisemblable qu'un acquittement ou lorsque les probabilités d'acquittement et de condamnation apparaissent équivalentes, en particulier en présence d'une infraction grave (<ref-ruling> consid. 4.1.2 p. 91; 186 consid. 4.1 p. 190; <ref-ruling> consid. 2.5 p. 288).
2.2 En l'occurrence, il n'est pas contesté qu'après avoir insulté le policier et lui avoir craché dessus, le recourant lui a assené un coup de tête dans les dents; quand bien même il était menotté, rien ne l'empêchait de renouveler son geste, et il n'est pas certain que le simple fait de repousser l'intéressé avec les mains aurait permis d'éviter une nouvelle agression, l'intéressé ayant continué à se montrer agressif et ayant dû être maîtrisé par plusieurs agents. Dans ces conditions, la réaction du policier ne saurait être qualifiée de disproportionnée. Sur ce point, la présente cause se distingue clairement du cas, invoqué par le recourant, dans lequel un policier avait répondu à une simple insulte en frappant une personne immobilisée sur un lit de contention (arrêt 6B_699/2011 du 26 janvier 2012).
Le droit à une enquête rapide et effective a par ailleurs été respecté puisque les constatations médicales ont été faites sans délai et que les témoignages pertinents ont été recueillis.
Le grief doit par conséquent être écarté.
3. Le recourant conteste également la tardiveté de sa plainte pour lésions corporelles ou voies de fait. La cour cantonale a estimé que le plaignant devait connaître l'identité de l'agent au plus tard lors de l'audition du 21 avril 2010, mais il s'agirait d'une pure supposition car cela ne ressortait pas du procès-verbal d'audition. A cette date, le policier n'avait d'ailleurs pas encore reconnu avoir frappé le recourant. Ce n'est qu'en consultant le dossier pénal transmis par le Centre LAVI, le 21 juillet 2010, que le recourant aurait pris connaissance de l'identité du policier.
3.1 Selon l'<ref-law>, le délai de plainte est de trois mois. Il court dès le jour où l'ayant droit a connaissance de l'auteur et de l'acte délictueux, c'est-à-dire des éléments constitutifs de l'infraction. Cette connaissance doit être suffisante pour permettre à l'ayant droit de considérer qu'il aurait de fortes chances de succès en poursuivant l'auteur, sans s'exposer au risque d'être attaqué pour dénonciation calomnieuse ou diffamation; de simples soupçons ne suffisent pas, mais il n'est pas nécessaire que l'ayant droit dispose déjà de moyens de preuve (<ref-ruling> consid. 2a p. 275; <ref-ruling> consid. 1b p. 116 et les arrêts cités).
3.2 Il ne ressort certes pas du procès-verbal d'interrogatoire du recourant (en tant que prévenu), du 21 avril 2010, que celui-ci ait été informé de l'identité du policier qui l'avait frappé. Toutefois, le Ministère public affirme que la plainte du policier avait, lors de chaque audition, été portée à connaissance du recourant. Connaissant ainsi l'identité du plaignant et les faits décrits par celui-ci, le recourant ne pouvait ignorer qu'il s'agissait de la personne contre laquelle il entendait agir. Il n'y a, dès lors, aucune violation de l'<ref-law>.
4. Sur le vu de ce qui précède, le recours doit être rejeté. Le recourant a demandé l'assistance judiciaire, et celle-ci peut lui être accordée. Me Fabien Mingard est désigné comme avocat d'office, rétribué par la caisse du Tribunal fédéral. Il n'est pas perçu de frais judiciaires.

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté, dans la mesure où il est recevable.
2. La demande d'assistance judiciaire est admise; Me Fabien Mingard est désigné comme défenseur d'office du recourant et une indemnité de 1'500 fr. lui est allouée à titre d'honoraires, à verser par la caisse du Tribunal fédéral; il n'est pas perçu de frais judiciaires.
3. Le présent arrêt est communiqué au mandataire du recourant, au Ministère public central et au Tribunal cantonal du canton de Vaud, Chambre des recours pénale.
Lausanne, le 4 mars 2013
Au nom de la Ire Cour de droit public
du Tribunal fédéral suisse
Le Juge présidant: Merkli
Le Greffier: Kurz